DE112021005640T5 - Additive manufactured object, method of manufacturing an additive manufactured object and additive manufacturing apparatus - Google Patents

Additive manufactured object, method of manufacturing an additive manufactured object and additive manufacturing apparatus Download PDF

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DE112021005640T5
DE112021005640T5 DE112021005640.9T DE112021005640T DE112021005640T5 DE 112021005640 T5 DE112021005640 T5 DE 112021005640T5 DE 112021005640 T DE112021005640 T DE 112021005640T DE 112021005640 T5 DE112021005640 T5 DE 112021005640T5
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Takafumi Fujii
Satoshi Hattori
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Abstract

Ein durch additive Fertigung hergestelltes Objekt ist ein Stapel, welcher eine erste Metallschicht (230), die aus einem ersten metallischen Material gebildet ist, und eine zweite Metallschicht (240), welche zweite Punktkörner (241) umfasst, die aus einem zweiten metallischen Material gebildet sind, umfasst. Das durch additive Fertigung hergestellte Objekt umfasst eine Zwischenschicht (250) zwischen der ersten Metallschicht (230) und der zweiten Metallschicht (240). Die Zwischenschicht (250) umfasst ein erstes Strukturteil (251), das eine Struktur ist, die aus dem ersten metallischen Material gebildet ist, und ein zweites Strukturteil (252), das eine Struktur ist, die aus dem zweiten metallischen Material gebildet ist. Das erste Strukturteil (251) und das zweite Strukturteil (252) greifen in einer Einheitsstruktur (253) ineinander, und eine Anordnung der Einheitsstrukturen (253), die in der Zwischenschicht (250) angeordnet sind, weist eine Translationssymmetrie in einer Ebene auf, die zu einer Stapelrichtung der ersten Metallschicht (230) und der zweiten Metallschicht (240) senkrecht ist. Die Zwischenschicht (250) umfasst an einer Verbindungsfläche zwischen dem ersten Strukturteil (251) und dem zweiten Strukturteil (252) eine intermetallische Verbindungsschicht, welche eine intermetallische Verbindung umfasst.

Figure DE112021005640T5_0000
An object made by additive manufacturing is a stack comprising a first metal layer (230) formed from a first metallic material and a second metal layer (240) comprising second point grains (241) formed from a second metallic material are included. The object produced by additive manufacturing comprises an intermediate layer (250) between the first metal layer (230) and the second metal layer (240). The intermediate layer (250) comprises a first structural part (251) which is a structure formed from the first metallic material and a second structural part (252) which is a structure formed from the second metallic material. The first structural member (251) and the second structural member (252) interlock in a unitary structure (253), and an arrangement of the unitary structures (253) disposed in the intermediate layer (250) has translational symmetry in a plane that is perpendicular to a stacking direction of the first metal layer (230) and the second metal layer (240). The intermediate layer (250) comprises an intermetallic compound layer, which comprises an intermetallic compound, at a connecting surface between the first structural part (251) and the second structural part (252).
Figure DE112021005640T5_0000

Description

BereichArea

Die vorliegende Offenbarung betrifft ein durch additive Fertigung hergestelltes Objekt, welches mit unterschiedlichen Arten von metallischen Materialien durch additive Fertigung hergestellt wurde. Die vorliegende Offenbarung betrifft auch ein Verfahren des Fertigens des durch additive Fertigung hergestellten Objekts und eine Vorrichtung zur additiven Fertigung.The present disclosure relates to an additive manufactured object that is additively manufactured with different types of metallic materials. The present disclosure also relates to a method of manufacturing the additive manufactured object and an additive manufacturing apparatus.

Hintergrundbackground

Ein Verfahren der additiven Fertigung, welches eine Technik zum Fertigen eines dreidimensionalen Objekts verwendet, welche additive Fertigung (AF) genannt wird, ist bekannt dafür, unterschiedliche Arten von Metall zu einem durch additive Fertigung hergestellten Objekt, d. h. zu einem dreidimensionalen Objekt, zu stapeln. In dem Verfahren der additiven Fertigung wird im Allgemeinen mit einem Laser oder einem Energiestrahl, beispielsweise einem Elektronenstrahl, ein Schmelzbad auf einer ersten Metallschicht eines ersten Metalls gebildet. Ein zweites Metall, welches von dem ersten Metall verschieden ist, wird dem Schmelzbad in Form eines Fadens zugeführt, schmilzt und verfestigt sich dann, um eine zweite Metallschicht zu bilden. Hierdurch wird ein durch additive Fertigung hergestelltes Objekt erhalten. In Abhängigkeit der Kombination des ersten Metalls und des zweiten Metalls kann sich jedoch eine brüchige intermetallische Verbindung an einer Verbindungsfläche zwischen der ersten Metallschicht und der zweiten Metallschicht bilden, was zu einer reduzierten Bindungsstärke an der Verbindungsfläche führt.An additive manufacturing method that uses a technique for manufacturing a three-dimensional object called additive manufacturing (AM) is known to combine different types of metal into an additively manufactured object, i. H. into a three-dimensional object. In the process of additive manufacturing, a molten pool is formed on a first metal layer of a first metal, generally with a laser or an energy beam, such as an electron beam. A second metal, different from the first metal, is introduced into the molten pool in the form of a filament, then melts and solidifies to form a second layer of metal. An object produced by additive manufacturing is hereby obtained. However, depending on the combination of the first metal and the second metal, a brittle intermetallic compound may form at a junction interface between the first metal layer and the second metal layer, resulting in a reduced bond strength at the junction interface.

Bei einem Verfahren der additiven Fertigung, welches in Patentliteratur 1 offenbart ist, werden, mit Phasendiagrammen als Referenz, ein erstes Metall und ein zweites Metall als eine Kombination vorausgewählt, welche keine intermetallische Verbindung bilden, sondern einen Mischkristall bilden, und ein durch additive Fertigung hergestelltes Objekt wird gebildet. Ferner werden bei dem in Patentliteratur 1 beschriebenen Verfahren der additiven Fertigung Kopplungsteile an drei oder mehr Positionen gebildet, welche an einer Grenzfläche zwischen einer ersten Metallschicht, die aus dem ersten Metall gebildet ist, und einer zweiten Metallschicht, die aus dem zweiten Metall gebildet ist, nicht auf derselben geraden Linie sind, um die erste Metallschicht und die zweite Metallschicht mechanisch zu koppeln. Jedes der Kopplungsteile umfasst einen ersten Bestandteil, der einen T-förmigen Abschnitt mit einer Stapelrichtung hat und aus dem ersten Metall gebildet ist, und einen zweiten Bestandteil, welcher den ersten Bestandteil umgibt und aus dem zweiten Metall gebildet ist.In an additive manufacturing method disclosed in Patent Literature 1, with phase diagrams for reference, a first metal and a second metal are preselected as a combination which does not form an intermetallic compound but forms a solid solution and one made by additive manufacturing object is formed. Further, in the additive manufacturing method described in Patent Literature 1, coupling parts are formed at three or more positions which are at an interface between a first metal layer formed of the first metal and a second metal layer formed of the second metal. are not on the same straight line to mechanically couple the first metal layer and the second metal layer. Each of the coupling parts includes a first component that has a T-shaped portion with a stacking direction and is formed of the first metal, and a second component that surrounds the first component and is formed of the second metal.

Zitierungslistecitation list

Patentliteraturpatent literature

Patentliteratur 1: japanische Patentanmeldung, Veröffentlichungsnummer 2020-41201 Patent Literature 1: Japanese Patent Application, Publication No 2020-41201

Kurzbeschreibungshort description

Technische ProblemeTechnical problems

In der Technik von Patentliteratur 1, bei welcher die Kombination vorausgewählt wird, welche den Mischkristall an der Grenzfläche zwischen dem ersten Metall und dem zweiten Metall bildet, kann die Auswahl jedoch nur für binäre Kombinationen vorgenommen werden. Außerdem ist die Kombination, welche den Mischkristall bildet, tatsächlich auf reine Metalle begrenzt. Reine Metalle sind selten als eine Kombination von in der Praxis verwendeten Metallen, die vielfach verwendet wird, vorgesehen, und eine binäre Legierung oder eine höhere Legierung ist in der praktischen Verwendung üblich. Eine geringe Vielseitigkeit ist daher ein Problem der in Patentliteratur 1 beschriebenen Technik. Außerdem: Weil in der in Patentliteratur 1 beschriebenen Technik die Kopplungsteile an den mindestens drei Positionen an der Grenzfläche zwischen der ersten und zweiten Metallschicht nicht auf derselben geraden Linie bereitgestellt sind, d. h. an der ersten Metallschicht konzentriert sich die Spannung auf die Kopplungsteile, wenn eine Kraft in eine Richtung wirkt, welche die erste Metallschicht und die zweite Metallschicht separiert. Ein weiteres Problem ist daher, dass eine gleichmäßige Bindungsstärke über die Grenzfläche zwischen der ersten und zweiten Metallschicht nicht gewährleistet wird.However, in the technique of Patent Literature 1 in which the combination that forms the mixed crystal at the interface between the first metal and the second metal is preselected, the selection can be made only for binary combinations. In addition, the combination that forms the solid solution is actually limited to pure metals. Pure metals are seldom intended as a combination of practical metals which is widely used, and a binary alloy or higher alloy is common in practical use. Therefore, a problem of the technique described in Patent Literature 1 is low versatility. In addition, since in the technique described in Patent Literature 1, the coupling parts are not provided on the same straight line at the at least three positions on the interface between the first and second metal layers, i. H. on the first metal layer, when a force acts in a direction separating the first metal layer and the second metal layer, the stress concentrates on the coupling parts. Therefore, another problem is that a uniform bond strength across the interface between the first and second metal layers is not ensured.

Die vorliegende Offenbarung wurde in Anbetracht des Obigen gemacht, und ein Ziel der vorliegenden Offenbarung ist es, ein durch additive Fertigung hergestelltes Objekt zu erhalten, welches eine gleichmäßige Bindungsstärke an einer Grenzfläche zwischen einer ersten Metallschicht und einer zweiten Metallschicht zu gewährleisten, ohne dabei in Bezug auf eine Kombination aus einem ersten Metall für die erste Metallschicht und einem zweiten Metall für die zweite Metallschicht begrenzt zu sein, wie dies herkömmlicherweise der Fall ist.The present disclosure was made in view of the above, and an object of the present disclosure is to obtain an additive manufactured object that ensures uniform bonding strength at an interface between a first metal layer and a second metal layer without sacrificing relation to be limited to a combination of a first metal for the first metal layer and a second metal for the second metal layer, as is conventional.

Lösung der Problemesolving the problems

Um die oben genannten Probleme zu lösen und das Ziel zu erreichen, ist ein durch additive Fertigung hergestelltes Objekt gemäß der vorliegenden Offenbarung ein Stapel, der eine erste Metallschicht, die aus einem ersten metallischen Material gebildet ist, und eine zweite Metallschicht, die aus einem zweiten metallischen Material gebildete zweite Punktkörner umfasst, umfasst. Das durch additive Fertigung hergestellte Objekt umfasst eine Zwischenschicht zwischen der ersten Metallschicht und der zweiten Metallschicht. Die Zwischenschicht umfasst ein erstes Strukturteil, das eine aus dem ersten metallischen Material gebildete Struktur ist, und ein zweites Strukturteil, das eine aus dem zweiten metallischen Material gebildete Struktur ist. Das erste Strukturteil und das zweite Strukturteil greifen in jeder von mehreren Einheitsstrukturen ineinander, und eine Anordnung der in der Zwischenschicht angeordneten Einheitsstrukturen weist eine Translationssymmetrie in einer Ebene auf, die zu einer Stapelrichtung der ersten Metallschicht und der zweiten Metallschicht senkrecht ist. Die Zwischenschicht umfasst an einer Verbindungsfläche zwischen dem ersten Strukturteil und dem zweiten Strukturteil eine intermetallische Verbindungsschicht, die eine intermetallische Verbindung umfasst.In order to solve the above problems and achieve the object, according to the present disclosure, an additive manufactured object is a stack including a first metal layer formed of a first metal material and a second metal layer comprising second point grains formed of a second metallic material. The additive manufactured object includes an intermediate layer between the first metal layer and the second metal layer. The intermediate layer includes a first structural part, which is a structure formed from the first metallic material, and a second structural part, which is a structure formed from the second metallic material. The first structural part and the second structural part interlock in each of a plurality of unit structures, and an arrangement of the unit structures arranged in the intermediate layer has translational symmetry in a plane perpendicular to a stacking direction of the first metal layer and the second metal layer. The intermediate layer comprises an intermetallic compound layer comprising an intermetallic compound at a connection surface between the first structural part and the second structural part.

Vorteilhafte Wirkungen der ErfindungAdvantageous Effects of the Invention

Das durch additive Fertigung hergestellte Objekt gemäß der vorliegenden Offenbarung hat gegenüber einem herkömmlichen die Wirkungen, dass es bezüglich einer Kombination aus einem ersten Metall für die erste Metallschicht und einem zweiten Metall für die zweite Metallschicht nicht begrenzt ist und dass eine gleichmäßige Bindungsstärke an einer Grenzfläche zwischen der ersten Mittelschicht und der zweiten Mittelschicht gewährleistet wird.The additive manufacturing object according to the present disclosure has the effects over a conventional one that it is not limited in a combination of a first metal for the first metal layer and a second metal for the second metal layer and that a uniform bond strength at an interface between the first middle class and the second middle class is guaranteed.

Figurenlistecharacter list

  • 1 ist ein Diagramm, welches eine beispielhafte Konfiguration einer Vorrichtung zur additiven Fertigung gemäß einer ersten Ausführungsform schematisch zeigt. 1 12 is a diagram schematically showing an example configuration of an additive manufacturing apparatus according to a first embodiment.
  • 2 ist ein Blockdiagramm, welches ein erstes Beispiel einer Hardwarekonfiguration für eine Steuereinheit der Vorrichtung zur additiven Fertigung gemäß der ersten Ausführungsform zeigt. 2 12 is a block diagram showing a first example of a hardware configuration for a control unit of the additive manufacturing apparatus according to the first embodiment.
  • 3 ist ein Blockdiagramm, welches ein zweites Beispiel der Hardwarekonfiguration für die Steuereinheit der Vorrichtung zur additiven Fertigung gemäß der ersten Ausführungsform zeigt. 3 12 is a block diagram showing a second example of the hardware configuration for the control unit of the additive manufacturing apparatus according to the first embodiment.
  • 4 ist eine vergrößerte Ansicht, welche ein Beispiel eines Objekts schematisch zeigt, welches durch Linienkörner gebildet ist. 4 14 is an enlarged view schematically showing an example of an object formed by line grains.
  • 5 ist eine vergrößerte Ansicht, welche ein Beispiel eines Objekts schematisch zeigt, welches durch Punktkörner gebildet ist. 5 12 is an enlarged view schematically showing an example of an object formed by point grains.
  • 6 ist eine Querschnittsansicht, welche eine beispielhafte Konfiguration eines durch additive Fertigung hergestellten Objekts gemäß der ersten Ausführungsform zeigt. 6 14 is a cross-sectional view showing an example configuration of an additive manufactured object according to the first embodiment.
  • 7 ist eine perspektivische Teilansicht, welche die beispielhafte Konfiguration des durch additive Fertigung hergestellten Objekts gemäß der ersten Ausführungsform zeigt. 7 14 is a partial perspective view showing the exemplary configuration of the additive manufactured object according to the first embodiment.
  • 8 ist eine Teilquerschnittsansicht, welche die beispielhafte Konfiguration des durch additive Fertigung hergestellten Objekts gemäß der ersten Ausführungsform zeigt. 8th 14 is a partial cross-sectional view showing the exemplary configuration of the additive manufactured object according to the first embodiment.
  • 9 ist ein Diagramm, welches eine beispielhafte Konfiguration einer Zwischenschicht des durch additive Fertigung hergestellten Objekts gemäß der ersten Ausführungsform zeigt. 9 14 is a diagram showing an example configuration of an intermediate layer of the additive manufactured object according to the first embodiment.
  • 10 ist ein Diagramm, welches eine weitere beispielhafte Konfiguration für die Zwischenschicht des durch additive Fertigung hergestellten Objekts gemäß der ersten Ausführungsform zeigt. 10 14 is a diagram showing another example configuration for the intermediate layer of the additive manufactured object according to the first embodiment.
  • 11 ist ein Diagramm, welches ein Beispiel einer Verbindungsfläche zwischen einem ersten Punktkorn und einem zweiten Punktkorn in dem durch additive Fertigung hergestellten Objekt gemäß der ersten Ausführungsform schematisch zeigt. 11 14 is a diagram schematically showing an example of a joint surface between a first point grain and a second point grain in the additive manufactured object according to the first embodiment.
  • 12 ist ein Diagramm, welches ein Beispiel eines Zustands von Komponenten an der Verbindungsfläche zwischen dem ersten Punktkorn und dem zweiten Punktkorn in dem durch additive Fertigung hergestellten Objekt gemäß der ersten Ausführungsform zeigt. 12 14 is a diagram showing an example of a state of components at the joint surface between the first point grain and the second point grain in the additive manufactured object according to the first embodiment.
  • 13 ist ein Phasendiagramm von Al-Fe. 13 is a phase diagram of Al-Fe.
  • 14 ist eine Querschnittsansicht, welche ein Verfahrensbeispiel eines Verfahrens des Fertigens des durch additive Fertigung hergestellten Objekts gemäß der ersten Ausführungsform schematisch zeigt. 14 14 is a cross-sectional view schematically showing a process example of a method of manufacturing the additive manufactured object according to the first embodiment.
  • 15 ist eine Querschnittsansicht, welche das Verfahrensbeispiel des Verfahrens des Fertigens des durch additive Fertigung hergestellten Objekts gemäß der ersten Ausführungsform schematisch zeigt. 15 14 is a cross-sectional view schematically showing the process example of the method of manufacturing the additive manufactured object according to the first embodiment.
  • 16 ist eine Querschnittsansicht, welche das Verfahrensbeispiel des Verfahrens des Fertigens des durch additive Fertigung hergestellten Objekts gemäß der ersten Ausführungsform schematisch zeigt. 16 14 is a cross-sectional view schematically showing the process example of the method of manufacturing the additive manufactured object according to the first embodiment.
  • 17 ist eine Querschnittsansicht, welche das Verfahrensbeispiel des Verfahrens des Fertigens des durch additive Fertigung hergestellten Objekts gemäß der ersten Ausführungsform schematisch zeigt. 17 14 is a cross-sectional view schematically showing the process example of the method of manufacturing the additive manufactured object according to the first embodiment.
  • 18 ist eine Querschnittsansicht, welche das Verfahrensbeispiel des Verfahrens des Fertigens des durch additive Fertigung hergestellten Objekts gemäß der ersten Ausführungsform schematisch zeigt. 18 Fig. 12 is a cross-sectional view showing the process example of the method of Finish ens of the object produced by additive manufacturing according to the first embodiment schematically shows.
  • 19 ist ein Diagramm, welches ein Beispiel einer Verbindungsfläche zwischen einem ersten Punktkorn und einem zweiten Punktkorn in einem durch additive Fertigung hergestellten Objekt des Stands der Technik schematisch zeigt. 19 Fig. 12 is a diagram schematically showing an example of a joint surface between a first point grain and a second point grain in a prior art additive manufactured object.
  • 20 ist ein Diagramm, welches ein Beispiel eines Zustands von Komponenten an der Verbindungsfläche zwischen dem ersten Punktkorn und dem zweiten Punktkorn gemäß dem Stand der Technik zeigt. 20 Fig. 12 is a diagram showing an example of a state of components at the connection surface between the first point grain and the second point grain according to the prior art.
  • 21 ist eine Teilquerschnittsansicht, welche eine beispielhafte Konfiguration eines durch additive Fertigung hergestellten Objekts gemäß einer zweiten Ausführungsform zeigt. 21 14 is a partial cross-sectional view showing an example configuration of an additive manufactured object according to a second embodiment.
  • 22 ist ein Diagramm, welches ein Beispiel dafür zeigt, wie Punktkörner in einem durch additive Fertigung hergestellten Objekt gemäß einer dritten Ausführungsform angeordnet sind. 22 14 is a diagram showing an example of how dot grains are arranged in an additive manufactured object according to a third embodiment.
  • 23 ist eine Querschnittsansicht, welche eine beispielhafte Konfiguration eines durch additive Fertigung hergestellten Objekts gemäß einer vierten Ausführungsform zeigt. 23 14 is a cross-sectional view showing an example configuration of an additive manufactured object according to a fourth embodiment.
  • 24 ist eine perspektivische Ansicht, welche ein Verfahrensbeispiel eines Verfahrens des Fertigens des durch additive Fertigung hergestellten Objekts gemäß der vierten Ausführungsform schematisch zeigt. 24 14 is a perspective view schematically showing a process example of a method of manufacturing the additive manufactured object according to the fourth embodiment.
  • 25 ist eine perspektivische Ansicht, welche das Verfahrensbeispiel des Verfahrens des Fertigens des durch additive Fertigung hergestellten Objekts gemäß der vierten Ausführungsform schematisch zeigt. 25 14 is a perspective view schematically showing the process example of the method of manufacturing the additive manufactured object according to the fourth embodiment.
  • 26 ist eine perspektivische Ansicht, welche das Verfahrensbeispiel des Verfahrens des Fertigens des durch additive Fertigung hergestellten Objekts gemäß der vierten Ausführungsform schematisch zeigt. 26 14 is a perspective view schematically showing the process example of the method of manufacturing the additive manufactured object according to the fourth embodiment.
  • 27 ist eine perspektivische Ansicht, welche das Verfahrensbeispiel des Verfahrens des Fertigens des durch additive Fertigung hergestellten Objekts gemäß der vierten Ausführungsform schematisch zeigt. 27 14 is a perspective view schematically showing the process example of the method of manufacturing the additive manufactured object according to the fourth embodiment.
  • 28 ist eine perspektivische Ansicht, welche das Verfahrensbeispiel des Verfahrens des Fertigens des durch additive Fertigung hergestellten Objekts gemäß der vierten Ausführungsform schematisch zeigt. 28 14 is a perspective view schematically showing the process example of the method of manufacturing the additive manufactured object according to the fourth embodiment.
  • 29 ist eine perspektivische Ansicht, welche das Verfahrensbeispiel des Verfahrens des Fertigens des durch additive Fertigung hergestellten Objekts gemäß der vierten Ausführungsform schematisch zeigt. 29 14 is a perspective view schematically showing the process example of the method of manufacturing the additive manufactured object according to the fourth embodiment.
  • 30 ist eine perspektivische Ansicht, welche das Verfahrensbeispiel des Verfahrens des Fertigens des durch additive Fertigung hergestellten Objekts gemäß der vierten Ausführungsform schematisch zeigt. 30 14 is a perspective view schematically showing the process example of the method of manufacturing the additive manufactured object according to the fourth embodiment.

Beschreibung von AusführungsformenDescription of Embodiments

Mit Bezug zu den Zeichnungen wird nachfolgend eine detaillierte Beschreibung von durch additive Fertigung hergestellten Objekten, von Verfahren des Fertigens der durch additive Fertigung hergestellten Objekte und eine Vorrichtung zur additiven Fertigung gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung bereitgestellt.Referring to the drawings, a detailed description of additive manufactured objects, methods of manufacturing the additive manufactured objects, and an additive manufacturing apparatus according to embodiments of the present disclosure is provided below.

Erste Ausführungsform.First embodiment.

1 ist ein Diagramm, welches eine beispielhafte Konfiguration einer Vorrichtung zur additiven Fertigung gemäß einer ersten Ausführungsform schematisch zeigt. Eine Vorrichtung zur additiven Fertigung 1 ist eine Vorrichtung zur additiven Fertigung mit Materialauftrag mit gerichteter Energieeinbringung (directed energy deposition, DED), welche ein durch additive Fertigung hergestelltes Objekt 220, welches ein dreidimensionales Objekt ist, durch Wiederholen eines additiven Prozesses des Hinzufügens eines durch Bestrahlung geschmolzenen Materials zu einer Zielhinzufügungsfläche 110 eines Werkstücks 100 fertigt. Eine X-Achse und eine Y-Achse sind zwei Achsen, die zueinander in einer ebenen Oberfläche eines Basiselements 12 orthogonal sind, wo das durch additive Fertigung hergestellte Objekt 220 gebildet wird, wobei das Basiselement 12 auf einem Objekttisch 11 platziert ist. Eine Z-Achse ist eine Achse, die zu sowohl der X-Achse als auch der Y-Achse senkrecht ist. 1 12 is a diagram schematically showing an example configuration of an additive manufacturing apparatus according to a first embodiment. An additive manufacturing apparatus 1 is a direct energy deposition (DED) additive manufacturing apparatus which forms an additive manufactured object 220, which is a three-dimensional object, by repeating an additive process of adding an irradiation molten material to a target addition surface 110 of a workpiece 100 . An X-axis and a Y-axis are two axes orthogonal to each other in a plane surface of a base member 12 where the additively manufactured object 220 is formed, with the base member 12 placed on a stage 11 . A Z-axis is an axis that is perpendicular to both the X-axis and the Y-axis.

Die Vorrichtung zur additiven Fertigung 1 umfasst den Objekttisch 11, auf welchem das Werkstück 100 platziert ist, und einen Objekttischaktuator, der nicht gezeigt ist. Das Werkstück 100 umfasst das Basiselement 12 und das durch additive Fertigung hergestellte Objekt 220, welches auf dem Basiselement 12 gebildet wird. Das Basiselement 12 ist auf dem Objekttisch 11 platziert. Körner werden einer Fläche des Werkstücks 100 hinzugefügt, welche als die Zielhinzufügungsoberfläche 110 bezeichnet wird. Das in 1 gezeigte Basiselement 12 ist plattenförmig. Anstelle der Plattenform kann das Basiselement 12 eine andere Form haben.The additive manufacturing apparatus 1 includes the stage 11 on which the workpiece 100 is placed and a stage actuator, which is not shown. The workpiece 100 includes the base member 12 and the additive manufactured object 220 formed on the base member 12 . The base member 12 is placed on the stage 11 . Grains are added to an area of the workpiece 100 referred to as the target addition surface 110 . This in 1 Base element 12 shown is plate-shaped. Instead of the plate shape, the base member 12 may have another shape.

Die Vorrichtung zur additiven Fertigung 1 umfasst einen Bearbeitungskopf 21, welcher einen Bearbeitungsort 111 mit einem Laserstrahl L bestrahlt und einen Faden W, der ein Prozessmaterial ist, schmilzt, und einen Kopfaktuator 22, welcher den Bearbeitungskopf 21 bewegt. Der Bearbeitungskopf 21 umfasst eine Strahlausgabe 23, welche den Bearbeitungsort 111 mit dem Laserstrahl L bestrahlt, zwei oder mehr Fadenausgaben 31, welche jeweils den Faden W zu dem Bearbeitungsort 111 vorschieben, und eine Gasausgabe 41, welche ein Schutzgas G zu dem Bearbeitungsort 111 ausgibt. Der Bearbeitungsort 111 ist eine Bestrahlungsposition für den Laserstrahl L auf der Zielhinzufügungsfläche 110 und ist ein Bereich, an welchem das Prozessmaterial hinzugefügt wird. Der Bearbeitungsort 111 wird entlang eines Bearbeitungswegs verschoben, während der additive Prozess durchgeführt wird.The additive manufacturing apparatus 1 includes a processing head 21 which irradiates a processing site 111 with a laser beam L and melts a thread W which is a process material, and a head actuator 22 which the machining head 21 moves. The processing head 21 comprises a beam output 23, which irradiates the processing site 111 with the laser beam L, two or more thread outputs 31, which each advance the thread W to the processing site 111, and a gas output 41, which outputs a protective gas G to the processing site 111. The processing site 111 is an irradiation position for the laser beam L on the target addition surface 110 and is an area where the process material is added. The machining location 111 is shifted along a machining path while the additive process is being performed.

Die Strahlausgabe 23 emittiert den Laserstrahl L, eine Wärmequelle, welche das Prozessmaterial schmilzt, in Richtung des Bearbeitungsortes 111 auf dem Werkstück 100. Die Energiequelle, welche das Prozessmaterial schmilzt, kann ein Elektronenstrahl, eine Bogenentladung oder eine andere Energiequelle anstelle des Laserstrahls L sein. Jede Fadenausgabe 31 bewegt den Faden W in Richtung der Bestrahlungsposition für den Laserstrahl L, welche an dem Werkstück 100 ist, vor. Mit anderen Worten schiebt jede Fadenausgabe 31 den Faden W zu dem Bearbeitungsort 111 auf der Zielhinzufügungsfläche 110 des Werkstücks 100 vor.The beam output 23 emits the laser beam L, a heat source that melts the process material, toward the processing location 111 on the workpiece 100. The energy source that melts the process material can be an electron beam, an arc discharge, or another energy source instead of the laser beam L. Each thread feed-out 31 advances the thread W toward the irradiation position for the laser beam L, which is on the workpiece 100 . In other words, each thread output 31 feeds the thread W to the processing site 111 on the target addition surface 110 of the workpiece 100 .

Statt den Faden W von der Fadenausgabe 31 zu dem Bearbeitungsort 111 vorzuschieben, kann die Vorrichtung zur additiven Fertigung 1 ein Bildungsverfahren verwenden, bei welchem als Prozessmaterial Metallpulver aus der Ausgabe ausgegeben wird. In Fällen, in denen das Metallpulver als das Prozessmaterial verwendet wird, ist ein Verfahren des Verwendens eines negativen Drucks für das Schutzgas G, ein Verfahren, in welchem zum Bilden ein Unter-Druck-Setzen des Metallpulvers und Ausgeben des Metallpulvers aus einem Pulverzuführungsrohr, welches das Metallpulver transportiert, verwendet wird, oder ein anderes Verfahren einsetzbar. In solchen Fällen ist die Ausgabe, welche das Metallpulver ausgibt, so angeordnet, dass das Metallpulver in einer säulenförmigen Form mit einer Zentralachse ausgegeben wird, die einer Zentralachse des Fadens W entspricht, welcher zu dem Bearbeitungsort 111 geführt wird. Der Faden W und das Metallpulver, welche in der säulenförmigen Form auszugeben sind, werden beide als ein Prozessmaterial bezeichnet, welches dem Bearbeitungsort 111 aus der Ausgabe in säulenförmiger Form zugeführt wird.Instead of feeding the thread W from the thread outlet 31 to the processing site 111, the additive manufacturing apparatus 1 may use a forming method in which metal powder as a process material is discharged from the outlet. In cases where the metal powder is used as the process material, a method of using a negative pressure for the shielding gas G is a method in which for forming, pressurizing the metal powder and discharging the metal powder from a powder feed tube, which the metal powder is transported, used, or another method can be used. In such cases, the discharge that discharges the metal powder is arranged so that the metal powder is discharged in a columnar shape having a center axis corresponding to a center axis of the thread W guided to the processing site 111 . The filament W and the metal powder to be discharged in the columnar shape are both referred to as a process material, which is supplied to the processing site 111 from the discharge in the columnar shape.

Die Gasausgabe 41 gibt das Schutzgas G, welches eine Oxidation des durch additive Fertigung hergestellten Objekts 220 reduziert oder verhindert und die Körner kühlt, in Richtung des Bearbeitungsortes 111 auf der Zielhinzufügungsfläche 110 aus. Die Strahlausgabe 23, die Fadenausgaben 31 und die Gasausgabe 41 sind an dem Bearbeitungskopf 21 fixiert und haben daher eine eindeutig bestimmte Positionsbeziehung. Mit anderen Worten sind die Relativpositionen der Strahlausgabe 23, der Fadenausgaben 31 und der Gasausgabe 41 an dem Bearbeitungskopf 21 fix.The gas discharge 41 discharges the protective gas G, which reduces or prevents oxidation of the additive manufactured object 220 and cools the grains, toward the processing site 111 on the target addition surface 110 . The jet output 23, the thread outputs 31 and the gas output 41 are fixed to the processing head 21 and therefore have a uniquely determined positional relationship. In other words, the relative positions of the jet output 23, the thread outputs 31 and the gas output 41 on the processing head 21 are fixed.

Der Kopfaktuator 22 bewegt den Bearbeitungskopf 21 in Richtungen, nämlich X-Achse-Richtungen, Y-Achse-Richtungen und Z-Achse-Richtungen. Der Kopfaktuator 22 umfasst einen Servomotor, welcher in einer Bewegungseinrichtung den Bearbeitungskopf 21 in den X-Achse-Richtungen bewegt, einen Servomotor, welcher in der Bewegungseinrichtung den Bearbeitungskopf 21 in den Y-Achse-Richtungen bewegt, und einen Servomotor, welcher in der Bewegungseinrichtung den Bearbeitungskopf 21 in den Z-Achse-Richtungen bewegt. Der Kopfaktuator 22 ist die Bewegungseinrichtung, welche Translationen in den Richtungen entlang der drei Achsen ermöglicht. Die Servomotoren sind in 1 nicht dargestellt. In der Vorrichtung zur additiven Fertigung 1 bewegt der Kopfaktuator 22 den Bearbeitungskopf 21, was es ermöglicht, die Bestrahlungsposition für den Laserstrahl L auf der Zielhinzufügungsfläche 111 zu verschieben.The head actuator 22 moves the machining head 21 in directions, namely, X-axis directions, Y-axis directions, and Z-axis directions. The head actuator 22 includes a servomotor which moves the machining head 21 in the X-axis directions in a moving device, a servomotor which moves the machining head 21 in the Y-axis directions in the moving device, and a servomotor which in the moving device moves moves the machining head 21 in the Z-axis directions. The head actuator 22 is the moving device that enables translations in the directions along the three axes. The servo motors are in 1 not shown. In the additive manufacturing apparatus 1, the head actuator 22 moves the machining head 21, making it possible to shift the irradiation position for the laser beam L on the target addition surface 111. FIG.

Der in 1 gezeigte Bearbeitungskopf 21 bewirkt, dass sich der Laserstrahl L aus der Strahlausgabe 23 in der Z-Achse-Richtung bewegt. Jede Fadenausgabe 31 ist an der von der Strahlausgabe 23 entfernten Position in der XY-Ebene bereitgestellt und bewegt den Faden W in einer Richtung vor, die zu der Z-Achse schräg ist. Mit anderen Worten wird der Faden W durch die Fadenausgabe 31 vorbewegt, ohne zu dem Laserstrahl L, welcher aus der Strahlausgabe 23 emittiert wird, koaxial zu sein. Die Fadenausgabe 31 wird verwendet, um die Bewegung des Fadens W zum Vorschieben des Fadens W zu einer bestimmten Position zu begrenzen.the inside 1 The machining head 21 shown causes the laser beam L from the beam output 23 to move in the Z-axis direction. Each yarn output 31 is provided at the position remote from the beam output 23 on the XY plane, and advances the yarn W in a direction oblique to the Z-axis. In other words, the thread W is advanced through the thread outlet 31 without being coaxial with the laser beam L emitted from the beam outlet 23 . The thread output 31 is used to limit the movement of the thread W to feed the thread W to a certain position.

An dem Bearbeitungskopf 21 ist die Gasausgabe 41 koaxial zu der Strahlausgabe 23 um einen Außenrand der Strahlausgabe 23 in der XY-Ebene bereitgestellt und gibt das Schutzgas G entlang einer Zentralachse des Laserstrahls L aus, welcher aus der Strahlausgabe 23 emittiert wird. Mit anderen Worten sind die Strahlausgabe 23 und die Gasausgabe 41 zueinander koaxial angeordnet.At the machining head 21 , the gas outlet 41 is provided coaxially with the beam outlet 23 around an outer edge of the beam outlet 23 in the XY plane, and discharges the shielding gas G along a central axis of the laser beam L emitted from the beam outlet 23 . In other words, the jet outlet 23 and the gas outlet 41 are arranged coaxially with one another.

Obwohl dies nicht gezeigt ist, kann die Fadenausgabe 31 koaxial zu der Strahlausgabe 23 sein. In einer vorstellbaren Konfiguration dieses Falls ist die Fadenausgabe 31 in einer Mitte angeordnet und ein Gasausgabeauslass der Gasausgabe 41 und ein Laserausgabeauslass des Strahlauslasses 23 sind in Ringformen angeordnet, die um den Faden W zentriert sind, oder als mehrere Punkte, welche eine Mitte des Fadens W umgeben. In diesem Fall wird der Laserstrahl L in der Form eines Rings oder mehrerer Punkte aus der Strahlausgabe 23 emittiert und auf den Faden W in der Nähe des Bearbeitungsortes 111 fokussiert.Although not shown, the filament output 31 may be coaxial with the jet output 23 . In a conceivable configuration of this case, the thread outlet 31 is arranged in a center, and a gas discharge outlet of the gas outlet 41 and a laser discharge outlet of the beam outlet 23 are arranged in ring shapes centered around the thread W or as a plurality of points which form a center of the thread W surround. In this case, the laser beam L becomes in the form of a ring or plural spots from the beam output 23 emitted and focused on the thread W near the processing location 111.

Die Vorrichtung zur additiven Fertigung 1 umfasst ferner einen Laseroszillator 24, welcher den oszillierenden Laserstrahl L emittiert, welcher zur Bestrahlung aus der Strahlausgabe 23 des Bearbeitungskopfes 21 zu emittieren ist, und eine Gaszuführungseinheit 42, welche der Gasausgabe 41 des Bearbeitungskopfs 21 das Schutzgas G zuführt. Ein Faserkabel 25 ist zwischen dem Laseroszillator 24 und dem Bearbeitungskopf 21 verbunden. Der durch den Laseroszillator 24 erzeugte Laserstrahl L propagiert über das Faserkabel 25 zu der Strahlausgabe 23. Ein Rohr 43 ist zwischen der Gaszuführungseinheit 42 und dem Bearbeitungskopf 21 verbunden. Das Schutzgas G wird der Gasausgabe 41 von der Gaszuführungseinheit 42 durch das Rohr 43 zugeführt.The device for additive manufacturing 1 further comprises a laser oscillator 24, which emits the oscillating laser beam L, which is to be emitted for irradiation from the beam output 23 of the processing head 21, and a gas supply unit 42, which supplies the gas output 41 of the processing head 21 with the protective gas G. A fiber optic cable 25 is connected between the laser oscillator 24 and the processing head 21 . The laser beam L generated by the laser oscillator 24 is propagated to the beam output 23 via the fiber optic cable 25. A pipe 43 is connected between the gas supply unit 42 and the processing head 21. As shown in FIG. The protective gas G is supplied to the gas outlet 41 from the gas supply unit 42 through the pipe 43 .

Der Laseroszillator 24, das Faserkabel 25 und die Strahlausgabe 23 bilden eine Bestrahlungseinheit, welche die Zielhinzufügungsfläche 110 mit dem Laserstrahl L bestrahlt, welcher den Faden W schmilzt und mit der Zentralachse des Fadens W nicht koaxial ist. Die Gaszuführungseinheit 42, das Rohr 43 und die Gasausgabe 41 bilden eine Gaszuführungseinrichtung, welche das Schutzgas G in Richtung des Bearbeitungsorts 111 ausgibt.The laser oscillator 24, the fiber cable 25 and the beam output 23 form an irradiation unit which irradiates the target addition surface 110 with the laser beam L which melts the filament W and is not coaxial with the central axis of the filament W. The gas supply unit 42, the pipe 43 and the gas outlet 41 form a gas supply device which emits the protective gas G in the direction of the processing site 111.

Die Vorrichtung zur additiven Fertigung 1 umfasst ferner eine Fadenrolle 33 und einen Rotationsmotor 34. Die Fadenrolle 33 ist eine Prozessmaterial-Zuführungsquelle und ist mit dem Faden W bewickelt. Der Rotationsmotor 34 rotiert die Fadenrolle 33. Der Rotationsmotor 34 ist beispielsweise ein Servomotor. Wenn der Rotationsmotor 34 betrieben wird, wird die Fadenrolle 33 rotiert und der Faden W wird von der Fadenrolle 33 abgewickelt. Der von der Fadenrolle 33 abgewickelte Faden W verläuft durch die Fadenausgabe 31, um dem Bearbeitungsort 111 zugeführt zu werden. Der Rotationsmotor 34, die Fadenrolle 33 und die Fadenausgabe 31 bilden eine Fadenzuführungseinheit 32.The additive manufacturing apparatus 1 further includes a filament spool 33 and a rotary motor 34. The filament spool 33 is a process material supply source and has the thread W wound thereon. The rotary motor 34 rotates the thread spool 33. The rotary motor 34 is a servomotor, for example. When the rotation motor 34 is operated, the thread spool 33 is rotated and the thread W is unwound from the thread spool 33 . The thread W unwound from the thread spool 33 passes through the thread outlet 31 to be fed to the processing site 111 . The rotary motor 34, the thread roller 33 and the thread output 31 form a thread feed unit 32.

Weil die Vorrichtung zur additiven Fertigung 1 in der ersten Ausführungsform mehrere Arten von Metall stapelt, hat die Vorrichtung zur additiven Fertigung 1 mehrere der Fadenzuführungseinheiten 32. In 1 ist jedoch lediglich eine der Fadenzuführungseinheiten 32 gezeigt. Unten ist ein Beispiel eines Bildungsverfahrens unter Verwendung von zwei Arten von Fäden W gegeben. Mit anderen Worten sind in dem gegebenen Beispiel zwei Fadenzuführungseinheiten 32 in der Vorrichtung zur additiven Fertigung 1 enthalten. In diesem Fall weist eine der Fadenzuführungseinheiten 32 eine erste Fadenausgabe auf, welche einen ersten Faden vorschiebt, der aus einem ersten metallischen Material gebildet ist, und die andere Fadenzuführungseinheit 32 weist eine zweite Fadenausgabe auf, welche einen zweiten Faden vorschiebt, der aus einem zweiten metallischen Material gebildet ist. Das erste metallische Material und das zweite metallische Material können Metalle sein, welche aus einem einzigen metallischen Element bestehen, oder können Legierungen sein, welche aus mehreren metallischen Verbindungen bestehen. Das erste und zweite metallische Material, die auszuwählen sind, sind eine Kombination von Materialien, welche eine intermetallische Verbindung bildet. Zur Vereinfachung der Beschreibung haben in der ersten Ausführungsform das erste und das zweite metallische Material dieselbe Stärke.Because the additive manufacturing apparatus 1 stacks plural kinds of metal in the first embodiment, the additive manufacturing apparatus 1 has plural of the thread feeding units 32. In 1 however, only one of the yarn feed units 32 is shown. An example of a forming method using two kinds of filaments W is given below. In other words, two thread feed units 32 are included in the additive manufacturing device 1 in the given example. In this case, one of the thread feeding units 32 has a first thread output which feeds a first thread made of a first metallic material, and the other thread feeding unit 32 has a second thread output which feeds a second thread made of a second metallic material material is formed. The first metallic material and the second metallic material may be metals composed of a single metallic element or may be alloys composed of multiple metallic compounds. The first and second metallic materials to be selected are a combination of materials that forms an intermetallic compound. For convenience of description, in the first embodiment, the first and second metallic materials have the same thickness.

Die Vorrichtung zur additiven Fertigung 1 umfasst eine Rotationseinrichtung 13, welche den Objekttisch 11 rotiert. Die Rotationseinrichtung 13 ist eine Bewegungseinrichtung, welche eine Rotation des Objekttisches 11 um die X-Achse und eine Rotation des Objekttisches 11 um die Z-Achse ermöglicht. Die Rotation kann anstelle der X-Achse um die Y-Achse sein. Die Rotationseinrichtung 13 umfasst einen Servomotor, welcher in der Bewegungseinrichtung bewirkt, dass der Objekttisch 11 um die X-Achse oder die Y-Achse rotiert, und einen Servomotor, welcher in der Bewegungseinrichtung bewirkt, dass der Objekttisch 11 um die Z-Achse rotiert. Die Rotationseinrichtung 13 ist die Bewegungseinrichtung, welche die Rotationen um die zwei Achsen ermöglicht. Die Servomotoren sind in 1 nicht gezeigt. Die Vorrichtung zur additiven Fertigung 1 ist fähig, eine Stellung oder eine Position des Werkstücks 100 durch Rotieren des Objekttisches 11 mit der Rotationseinrichtung 13 zu ändern. Die Verwendung der Rotationseinrichtung 13 ermöglicht das Bilden einer komplexen Form, welche eine Verjüngung enthält. Mit der Rotationseinrichtung 13 für den Objekttisch 11 und dem oben beschriebenen Kopfaktuator 22 in Kombination ist die Vorrichtung zur additiven Fertigung 1 zu einem Fünf-Achsen-Antrieb befähigt.The device for additive manufacturing 1 includes a rotation device 13 which rotates the object table 11 . The rotating device 13 is a moving device which enables the stage 11 to be rotated around the X-axis and the stage 11 to be rotated around the Z-axis. The rotation can be around the Y axis instead of the X axis. The rotating device 13 comprises a servomotor which in the moving device causes the stage 11 to rotate around the X-axis or the Y-axis, and a servomotor which in the moving device causes the stage 11 to rotate around the Z-axis. The rotation device 13 is the movement device that enables the rotations around the two axes. The servo motors are in 1 Not shown. The additive manufacturing apparatus 1 is capable of changing a posture or a position of the workpiece 100 by rotating the stage 11 with the rotating device 13 . The use of the rotator 13 enables a complex shape to be formed which includes a taper. With the rotation mechanism 13 for the stage 11 and the head actuator 22 described above in combination, the additive manufacturing apparatus 1 is capable of five-axis drive.

Die Vorrichtung zur additiven Fertigung 1 umfasst eine Steuereinheit 51, welche die Vorrichtung zur additiven Fertigung 1 gemäß einem Verarbeitungsprogramm steuert. Das Verarbeitungsprogramm legt einen Bewegungsweg fest, entlang welchem der Bearbeitungskopf 21 relativ zu dem Werkstück 100, welches auf dem Objekttisch 11 platziert ist, zu bewegen ist.The additive manufacturing apparatus 1 includes a control unit 51 which controls the additive manufacturing apparatus 1 according to a processing program. The processing program sets a movement path along which the machining head 21 is to be moved relative to the workpiece 100 placed on the stage 11. FIG.

Die Steuereinheit 51 steuert den Laseroszillator 24, die Fadenzuführungseinheiten 32 und die Gaszuführungseinheit 42 und ist verantwortlich für das Steuern des Bildens der mehreren punktförmigen Körner, welche durch Schmelzen der Fäden W in das durch additive Fertigung hergestellte Objekt 220 gebildet werden. Die Steuereinheit 51 ist beispielsweise eine numerische Steuerungsvorrichtung. Beim Durchführen einer Antriebssteuerung an dem Kopfaktuator 22 gibt die Steuereinheit 51 zum Bewegen des Bearbeitungskopfes 21 Bewegungsbefehle an den Kopfaktuator 22 aus. Beim Steuern einer Laseroszillation des Laseroszillators 24 gibt das Steuergerät 51 einen Befehl gemäß einer Strahlleistungsbedingung an den Laseroszillator 24 aus.The control unit 51 controls the laser oscillator 24, the filament feeding units 32 and the gas feeding unit 42, and is responsible for controlling the formation of the plurality of point-like grains formed by fusing the filaments W into the additive manufactured object 220. The control unit 51 is, for example, a numerical control device. When performing drive control The control unit 51 outputs movement commands to the head actuator 22 for moving the processing head 21 to the head actuator 22 . In controlling a laser oscillation of the laser oscillator 24, the controller 51 issues an instruction to the laser oscillator 24 according to a beam power condition.

Beim Durchführen einer Antriebssteuerung an dem Rotationsmotor 34 gibt die Steuereinheit 51 an den Rotationsmotor 34 einen Befehl gemäß einer Vorschubwertbedingung für den Faden W aus. Durch Durchführen der Antriebssteuerung an dem Rotationsmotor 34 passt die Steuereinheit 51 eine Geschwindigkeit des Fadens W von der Fadenrolle 33 zu der Bestrahlungsposition an. Mit anderen Worten steuert die Steuereinheit 51 Vorschubwerte für die Fäden W der mehreren Fadenzuführungseinheiten 32.When performing drive control on the rotary motor 34, the control unit 51 issues an instruction to the rotary motor 34 according to a feed value condition for the yarn W. By performing drive control on the rotary motor 34, the control unit 51 adjusts a speed of the thread W from the thread spool 33 to the irradiation position. In other words, the control unit 51 controls feed values for the threads W of the multiple thread feed units 32.

Beim Steuern eines Wertes für Schutzgas G, welches von der Gaszuführungseinheit 42 zu der Gasausgabe 41 zuzuführen ist, gibt die Steuereinheit 51 an die Gaszuführungseinheit 42 einen Befehl gemäß einer Zuführungswertbedingung für das Schutzgas G aus. Beim Durchführen einer Antriebssteuerung der Rotationseinrichtung 13 gibt die Steuereinheit 51 an die Rotationseinrichtung 13 Rotationsbefehle aus. Mit anderen Worten steuert die Steuereinheit 51 die gesamte Vorrichtung zur additiven Fertigung 1 durch Ausgeben der diversen Befehle.In controlling a value of shielding gas G to be supplied from the gas supply unit 42 to the gas outlet 41 , the control unit 51 issues an instruction to the gas supplying unit 42 according to a shielding gas G supply value condition. When performing drive control of the rotator 13 , the control unit 51 outputs rotation commands to the rotator 13 . In other words, the control unit 51 controls the entire additive manufacturing apparatus 1 by issuing the various commands.

Die Steuereinheit 51 ist fähig, den Bearbeitungsort 111 zu ändern, indem der Kopfaktuator 22 und die Rotationseinrichtung 13 miteinander zusammenarbeiten, um den Bearbeitungskopf 21 und den Objekttisch 11 so zu bewegen, dass das durch additive Fertigung hergestellte Objekt 220 mit einer gewünschten Form erhalten werden kann.The control unit 51 is capable of changing the processing location 111 by having the head actuator 22 and the rotator 13 cooperate with each other to move the processing head 21 and the stage 11 so that the additive manufactured object 220 having a desired shape can be obtained .

2 ist ein Blockdiagramm, welches ein erstes Beispiel einer Hardwarekonfiguration für die Steuereinheit der Vorrichtung zur additiven Fertigung gemäß der ersten Ausführungsform zeigt. Die Steuereinheit 51 wird unter Verwendung eines Steuerprogramms implementiert, welches ein Programm zum Ausführen der Steuerung der Vorrichtung zur additiven Fertigung 1 ist. 2 14 is a block diagram showing a first example of a hardware configuration for the control unit of the additive manufacturing apparatus according to the first embodiment. The control unit 51 is implemented using a control program, which is a program for executing the control of the additive manufacturing apparatus 1 .

Die Steuereinheit 51 umfasst eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU) 501, welche diverse Prozesse ausführt, einen Direktzugriffsspeicher (RAM) 502, welcher einen Datenspeicherbereich umfasst, einen nur lesbaren Speicher (ROM) 503, welcher ein nichtflüchtiger Speicher ist, ein externes Speichergerät 504 und eine Eingabe-/Ausgabe-Schnittstelle 505, welche Information an die Steuereinheit 51 eingibt und Information aus der Steuereinheit 51 ausgibt. In 2 sind die Teile über einen Bus 506 miteinander verbunden.The control unit 51 includes a central processing unit (CPU) 501 which executes various processes, a random access memory (RAM) 502 which includes a data storage area, a read only memory (ROM) 503 which is a non-volatile memory, an external storage device 504 and a Input/output interface 505 which inputs information to the control unit 51 and outputs information from the control unit 51. In 2 the parts are connected to each other via a bus 506.

Die CPU 501 führt Programme aus, welche in dem ROM 503 und dem externen Speichergerät 504 gespeichert sind. Die Gesamtsteuerung der Vorrichtung zur additiven Fertigung 1 durch die Steuereinheit 51 ist unter Verwendung der CPU 501 implementiert.The CPU 501 executes programs stored in the ROM 503 and the external storage device 504 . The overall control of the additive manufacturing apparatus 1 by the control unit 51 is implemented using the CPU 501 .

Das externe Speichergerät 504 ist eine Festplatte (HDD) oder ein Festkörperspeicher (SSD). Das externe Speichergerät 504 speichert das Steuerprogramm und diverse Daten. Der ROM 503 speichert Software oder ein Programm, welches eine Hardwaresteuerung durchführt, nämlich ein Programm, welches eine Basissteuerung eines Computers oder einer Steuerung durchführt, welcher bzw. welche als die Steuereinheit 51 dient, wie beispielsweise einen BIOS-Bootloader (Basic Input/Output System) oder einen UEFI-Bootloader (Unified Extensible Firmware Interface). Das Steuerprogramm kann in dem ROM 503 gespeichert sein.The external storage device 504 is a hard disk drive (HDD) or solid state storage (SSD). The external storage device 504 stores the control program and various data. The ROM 503 stores software or a program that performs hardware control, namely, a program that performs basic control of a computer or controller serving as the control unit 51, such as a BIOS boot loader (Basic Input/Output System ) or a UEFI (Unified Extensible Firmware Interface) bootloader. The control program can be stored in the ROM 503 .

Die Programme, die in dem ROM 503 und dem externen Speichergerät 504 gespeichert sind, werden in den RAM 502 geladen. Die CPU 501 lädt das Steuerprogramm in den RAM 502 und führt diverse Prozesse aus. Die Eingabe-/Ausgabe-Schnittstelle 505 ist eine Schnittstelle, welche eine Verbindung zu einem zu der Steuereinheit 51 externen Gerät bereitstellt. Das Verarbeitungsprogramm wird in die Eingabe-/Ausgabe-Schnittstelle 505 eingegeben. Die Eingabe-/Ausgabe-Schnittstelle 505 gibt die diversen Befehle aus. Die Steuereinheit 51 kann Eingabegeräte, wie beispielsweise eine Tastatur und ein Zeigegerät, und ein Ausgabegerät, wie beispielsweise eine Anzeige, umfassen.The programs stored in the ROM 503 and the external storage device 504 are loaded into the RAM 502 . The CPU 501 loads the control program into the RAM 502 and executes various processes. The input/output interface 505 is an interface that provides a connection to a device external to the control unit 51 . The processing program is input to the input/output interface 505. The input/output interface 505 issues the various commands. The control unit 51 may include input devices, such as a keyboard and pointing device, and an output device, such as a display.

Das Steuerprogramm kann in einem Speichermedium gespeichert sein, welches durch den Computer lesbar ist. Die Steuereinheit 51 kann das Steuerprogramm, welches in dem Speichermedium gespeichert ist, in das externe Speichergerät 504 speichern. Das Speichermedium kann ein tragbares Speichermedium sein, welches eine Diskette oder ein Flashspeicher, der ein Halbleiterspeicher sind, sein. Das Steuerprogramm kann auf dem Computer oder der Steuerung, welcher bzw. welche als die Steuereinheit 51 dient, von einem anderen Computer oder einem Servergerät über ein Kommunikationsnetzwerk installiert werden.The control program can be stored in a storage medium readable by the computer. The control unit 51 can store the control program stored in the storage medium into the external storage device 504 . The storage medium can be a portable storage medium, which can be a floppy disk or a flash memory, which can be a semiconductor memory. The control program can be installed on the computer or controller serving as the control unit 51 from another computer or a server device via a communication network.

3 ist ein Blockdiagramm, welches ein zweites Beispiel der Hardwarekonfiguration der Steuereinheit der Vorrichtung zur additiven Fertigung gemäß der ersten Ausführungsform zeigt. Die Funktionen der Steuereinheit 51 können auch durch eine Verarbeitungsschaltung 507 implementiert sein, welche in 3 gezeigte dedizierte Hardware ist. Die Verarbeitungsschaltung 507 ist eine einzige Schaltung, eine zusammengesetzte Schaltung, ein programmierter Prozessor, ein parallel programmierter Prozessor, eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC), ein FPGA (field-programmable gate array) oder eine Kombination dieser. Ein Teil der Funktionen der Steuereinheit 51 kann mit dedizierter Hardware implementiert sein, wobei ein anderer Teil der Funktionen mit Software oder Firmware implementiert ist. 3 12 is a block diagram showing a second example of the hardware configuration of the control unit of the additive manufacturing apparatus according to the first embodiment. The functions of the control unit 51 can also be implemented by a processing circuit 507, which is shown in 3 dedicated hardware shown. The processing circuit 507 is a single circuit, a composite circuit, a programmed processor, a parallel programmed Processor, an application-specific integrated circuit (ASIC), a field-programmable gate array (FPGA), or a combination of these. Part of the functions of the control unit 51 can be implemented with dedicated hardware, with another part of the functions being implemented with software or firmware.

Die Vorrichtung zur additiven Fertigung 1 bildet auf der Zielhinzufügungsfläche 110 des Basiselements 12 das durch additive Fertigung hergestellte Objekt 220, welches die metallischen Materialien verwendet, durch Stapeln der Körner in mehreren Schichten. Die Körner sind aus den geschmolzenen Fäden W, welche der Zielhinzufügungsfläche 110 des Basiselements 12 hinzugefügt sind, während der Bearbeitungsort 111 entlang des Bearbeitungswegs verschoben wird. Die Körner sind Objekte, welche durch Verfestigung der geschmolzenen Fäden W gebildet sind, und bilden das durch additive Fertigung hergestellte Objekt 220.The additive manufacturing apparatus 1 forms, on the target addition surface 110 of the base member 12, the additive manufacturing object 220 using the metallic materials by stacking the grains in multiple layers. The grains are of the melted threads W added to the target addition surface 110 of the base member 12 while the machining site 111 is shifted along the machining path. The grains are objects formed by solidification of the melted filaments W, and constitute the additive manufactured object 220.

Nun wird das durch additive Fertigung hergestellte Objekt 220 beschrieben, welches mit der Vorrichtung zur additiven Fertigung 1 der 1 erhalten wird. Die Vorrichtung zur additiven Fertigung 1 bildet das durch additive Fertigung hergestellte Objekt 220 durch Stapeln der Körner; es gibt jedoch Fälle, in denen gerade Körner verwendet werden, und Fälle, in denen punktförmige Körner verwendet werden. Die geraden Körner werden hierin nachfolgend als Linienkörner bezeichnet, und die punktförmigen Körner werden hierin nachfolgend als Punktkörner bezeichnet.The additive manufacturing object 220, which can be manufactured with the additive manufacturing apparatus 1 of FIG 1 is obtained. The additive manufacturing apparatus 1 forms the additive manufactured object 220 by stacking the grains; however, there are cases where straight grains are used and cases where point grains are used. The straight grains are hereinafter referred to as line grains, and the point grains are hereinafter referred to as point grains.

4 ist eine vergrößerte Ansicht, welche ein Beispiel eines Objektes schematisch zeigt, welches durch Linienkörner gebildet ist. Ein einzelnes Linienkorn 201 wird durch kontinuierliche Bestrahlung des Bearbeitungsortes 111, welcher während der axialen Bewegung des Bearbeitungskopfes 21 fortwährend verschoben wird, mit dem Laserstrahl L und fortwährendes Vorschieben des Fadens W zu dem Bearbeitungsort 111 gebildet wird. Durch Wiederholen dieses Prozesses kann ein durch additive Fertigung hergestelltes Objekt 220 erhalten werden, welches aus einer Reihe von Linienkörnern 201 besteht. Wie sich aus dem Obigen ergibt, ist das Linienkorn 201 ein gerades Metall, in welches sich der geschmolzene Faden W verfestigt hat. 4 14 is an enlarged view schematically showing an example of an object formed by line grains. A single line grain 201 is formed by continuously irradiating the processing location 111, which is continuously shifted during the axial movement of the processing head 21, with the laser beam L and continuously advancing the thread W to the processing location 111. By repeating this process, an additive manufactured object 220 consisting of a series of line grains 201 can be obtained. As is clear from the above, the line grain 201 is a straight metal into which the molten filament W has solidified.

5 ist eine vergrößerte Ansicht, welche ein Beispiel eines Objektes schematisch zeigt, welches durch Punktkörner gebildet ist. Ein einzelnes Punktkorn 211 wird gebildet, indem der Bearbeitungsort 111 ohne die axiale Bewegung des Bearbeitungskopfes 21 stillsteht und zwischenzeitlich eine Bestrahlung mit dem Laserstrahl L und ein Zuführen des Fadens W durchgeführt wird und danach eine axiale Bewegung gemacht wird, die zu einer Größe eines einzelnen Punktkorns 211 äquivalent ist. Durch Wiederholen dieses Prozesses kann ein durch additive Fertigung hergestelltes Objekts 220 erhalten werden, welches aus einer Reihe von Punktkörnern 211 besteht. Wie sich aus dem Obigen ergibt, ist das Punktkorn 211 ein kugelförmiges Metall, in welches sich der geschmolzene Faden W aufgrund von Oberflächenspannung verfestigt hat. Verglichen mit dem Linienkorn 201 ist das Punktkorn 211 mit einem geringen Vorschubwert für den Faden W und reduzierter Wärmeeingabe durch den Laserstrahl L gebildet und ist daher klein wie das einzelne Korn. Weiter umfasst das Bilden des Punktkorns 201 keine Bewegung des Bearbeitungskopfes 21, was die Herstellung des durch additive Fertigung hergestellten Objekts 220 mit einer hohen Formgenauigkeit im Vergleich zu dem Bilden des Linienkorns 201 hat, was die Bewegung des Maschinenkopfs 21 umfasst. 5 Fig. 12 is an enlarged view schematically showing an example of an object formed by point grains. A single point grain 211 is formed by making the machining site 111 stand still without the axial movement of the machining head 21 and meanwhile irradiating the laser beam L and feeding the thread W, and thereafter making an axial movement that becomes a size of a single point grain 211 is equivalent. By repeating this process, an additive manufactured object 220 consisting of a series of point grains 211 can be obtained. As is apparent from the above, the point grain 211 is a spherical metal into which the molten filament W has solidified due to surface tension. Compared with the line grain 201, the point grain 211 is formed with a small feed value for the filament W and reduced heat input from the laser beam L, and is therefore small like the single grain. Further, the forming of the point grain 201 does not involve the movement of the machining head 21, resulting in the manufacture of the additive manufactured object 220 with high shape accuracy compared to the formation of the line grain 201, which involves the movement of the machine head 21.

In Fällen, in denen der zu verwendende Faden W eine Dicke von etwa einigen Millimetern hat, ist ein Durchmesser des Punktkorns 211, welcher auch von einem Strahldurchmesser des Laserstrahls L abhängt, etwa einige Millimeter, wenn der Strahldurchmesser etwa einige Millimeter ist.In cases where the thread W to be used has a thickness of about several millimeters, a diameter of the point grain 211, which also depends on a beam diameter of the laser beam L, is about several millimeters when the beam diameter is about several millimeters.

6 ist eine Querschnittsansicht, welche eine beispielhafte Konfiguration des durch additive Fertigung hergestellten Objekts gemäß der ersten Ausführungsform zeigt. 7 ist eine perspektivische Teilansicht, welche die beispielhafte Konfiguration des durch additive Fertigung hergestellten Objekts gemäß der ersten Ausführungsform zeigt. 8 ist eine Teilquerschnittsansicht, welche die beispielhafte Konfiguration des durch additive Fertigung hergestellten Objekts gemäß der ersten Ausführungsform zeigt. Die 7 und 8 sind jeweils eine vergrößerte Ansicht eines Abschnitts eines Bereichs R1 in 6. In den 6 bis 8 wird eine Richtung von links nach rechts auf der Papieroberfläche als die X-Achse-Richtung bezeichnet, eine Richtung von unten nach oben bezeichnet die Z-Achse-Richtung, und eine Richtung, die zu der X-Achse-Richtung und der Z-Achse-Richtung senkrecht ist, wird als die Y-Achse-Richtung bezeichnet. Die Z-Achse-Richtung ist eine Stapelrichtung der Punktkörner 211. 6 14 is a cross-sectional view showing an example configuration of the additive manufactured object according to the first embodiment. 7 14 is a partial perspective view showing the exemplary configuration of the additive manufactured object according to the first embodiment. 8th 14 is a partial cross-sectional view showing the exemplary configuration of the additive manufactured object according to the first embodiment. The 7 and 8th are each an enlarged view of a portion of an area R1 in 6 . In the 6 until 8th a left-right direction on the paper surface is referred to as the X-axis direction, a bottom-up direction is referred to as the Z-axis direction, and a direction belonging to the X-axis direction and the Z-axis -direction is perpendicular is referred to as the Y-axis direction. The Z-axis direction is a stacking direction of the point grains 211.

Wie in 6 gezeigt ist, ist das durch additive Fertigung hergestellte Objekt 220 ein Stapel, der eine erste Metallschicht 230, die aus dem ersten metallischen Material gebildet ist, und eine zweite Metallschicht 240, die aus dem zweiten metallischen Material gebildet ist, umfasst. Mit anderen Worten ist das durch additive Fertigung hergestellte Objekt 220 das Objekt, welches durch Stapeln der verschiedenen Arten von Metall gebildet ist. Wie in 7 gezeigt ist, ist die erste Metallschicht 230 ein dreidimensionaler Stapel von ersten Punktkörnern 231, welche Punktkörner sind, die aus dem ersten metallischen Material gebildet sind, und die zweite Metallschicht 240 ist ein dreidimensionaler Stapel von zweiten Punktkörnern 241, welche Punktkörner sind, die aus dem zweiten metallischen Material gebildet sind.As in 6 As shown, the additively manufactured object 220 is a stack comprising a first metal layer 230 formed from the first metallic material and a second metal layer 240 formed from the second metallic material. In other words, the additive manufactured object 220 is the object formed by stacking the different types of metal. As in 7 As shown, the first metal layer 230 is a three-dimensional stack of first point grains 231, which are point grains composed of the first metal metallic material, and the second metal layer 240 is a three-dimensional stack of second point grains 241, which are point grains formed of the second metallic material.

Das durch additive Fertigung hergestellte Objekt 220 gemäß der ersten Ausführungsform umfasst die erste Metallschicht 230, die zweite Metallschicht 240 und eine Zwischenschicht 250, welche zwischen der ersten Metallschicht 230 und der zweiten Metallschicht 240 angeordnet ist. Die Zwischenschicht 250 umfasst ein erstes Strukturteil 251, das eine Struktur ist, die aus dem ersten metallischen Material gebildet ist, und ein zweites Strukturteil 252, das eine Struktur ist, die aus dem zweiten metallischen Material gebildet ist. Das erste Strukturteil 251 und das zweite Strukturteil 252 greifen in einer Einheitsstruktur 253 ineinander. In einer Ebene, die zu der Stapelrichtung der ersten Metallschicht 230 und der zweiten Metallschicht 240 senkrecht ist, weist eine Anordnung mehrerer der Einheitsstrukturen 253, die in der Zwischenschicht 250 angeordnet sind, eine Translationssymmetrie auf, wobei die Anordnung eine periodische Anordnung ist. In dem in 8 gezeigten Beispiel ist das erste Strukturteil 251 eine hakenförmige Struktur, die aus ersten Punktkörnern 231 besteht, die aus der ersten Metallschicht 230 zu der zweiten Metallschicht 240 vorstehen. Das zweite Strukturteil 252 ist eine hakenförmige Struktur, welche aus zweiten Punktkörnern 241 besteht, welche aus der zweiten Metallschicht 240 zu der ersten Metallschicht 230 vorstehen. Eine hakenförmige Konfiguration des ersten Strukturteils 251 und eine hakenförmige Konfiguration des zweiten Strukturteils 252 greifen in der Einheitsstruktur 253 ineinander. Die Anordnung der Einheitsstrukturen 253 weist die Translationssymmetrie in der Ebene auf, die zu der Stapelrichtung der ersten Metallschicht 230 und der zweiten Metallschicht 240 senkrecht ist.The object 220 produced by additive manufacturing according to the first embodiment comprises the first metal layer 230 , the second metal layer 240 and an intermediate layer 250 which is arranged between the first metal layer 230 and the second metal layer 240 . The intermediate layer 250 includes a first structure part 251, which is a structure formed from the first metal material, and a second structure part 252, which is a structure formed from the second metal material. The first structural part 251 and the second structural part 252 interlock in a unitary structure 253 . In a plane perpendicular to the stacking direction of the first metal layer 230 and the second metal layer 240, an arrangement of a plurality of the unit structures 253 arranged in the intermediate layer 250 has translational symmetry, the arrangement being a periodic arrangement. in the in 8th In the example shown, the first structure part 251 is a hook-shaped structure consisting of first point grains 231 protruding from the first metal layer 230 to the second metal layer 240 . The second structure part 252 is a hook-shaped structure consisting of second point grains 241 protruding from the second metal layer 240 to the first metal layer 230 . A hooked configuration of the first structural part 251 and a hooked configuration of the second structural part 252 interlock in the unitary structure 253 . The arrangement of the unit structures 253 has the translational symmetry in the plane perpendicular to the stacking direction of the first metal layer 230 and the second metal layer 240 .

In dem in 8 gezeigten Beispiel umfasst die hakenförmige Konfiguration des ersten Strukturteils 251 zwei erste Punktkörner 231, welche in der Z-Achse-Richtung gestapelt sind, und ein erstes Punktkorn 231, welches so angeordnet ist, dass es neben der zweiten Metallschicht 240 mit einem der ersten Punktkörner 231, welche in der Z-Achse-Richtung gestapelt sind, verbunden ist und entlang der X-Achse vorsteht.in the in 8th example shown, the hook-shaped configuration of the first structural part 251 comprises two first point grains 231, which are stacked in the Z-axis direction, and a first point grain 231, which is arranged so that it is adjacent to the second metal layer 240 with one of the first point grains 231 , which are stacked in the Z-axis direction, and protrude along the X-axis.

Die hakenförmige Konfiguration des zweiten Strukturteils 252 umfasst zwei zweite Punktkörner 241, welche in der Z-Achse-Richtung gestapelt sind, und ein zweites Punktkorn 241, welches so angeordnet ist, dass es neben der ersten Metallschicht 230 mit einem der zweiten Punktkörner 241, die in der Z-Achse-Richtung gestapelt sind, verbunden ist und entlang der X-Achse vorsteht.The hooked configuration of the second structural part 252 includes two second point grains 241 stacked in the Z-axis direction and a second point grain 241 arranged to be adjacent to the first metal layer 230 with one of the second point grains 241 which are stacked in the Z-axis direction, connected, and protruding along the X-axis.

Die hakenförmige Konfiguration des ersten Strukturteils 251 und die hakenförmige Konfiguration des zweiten Strukturteils 252 sind in verriegelndem Eingriff, wodurch die Einheitsstruktur 253 gebildet wird. In diesem Beispiel hat die Einheitsstruktur 253 eine Y-Achse-Dicke, die zu einem Punktkorn äquivalent ist. Die Einheitsstrukturen 253 sind entlang der X-Achse und der Y-Achse angeordnet, wodurch die Zwischenschicht 250 gebildet wird.The hooked configuration of the first structural member 251 and the hooked configuration of the second structural member 252 are in interlocking engagement, thereby forming the unitary structure 253 . In this example, unit structure 253 has a Y-axis thickness equivalent to a point grain. The unit structures 253 are arranged along the X-axis and the Y-axis, whereby the intermediate layer 250 is formed.

Die in 7 und 8 gezeigten Punktkörner sind jeweils so klein wie etwa wenige Millimeter, wie oben beschrieben ist, und sind nicht so groß, dass bei Betrachtung einer fertigen Produktkonfiguration der Eingriffsteil zwischen dem ersten Strukturteil 251 und dem zweiten Strukturteil 252 klar sichtbar ist. Daher beschränkt das Vorhandensein der Eingriffsteile eine Form und eine Größe eines finalen Produkts nicht.In the 7 and 8th The point grains shown are each as small as about a few millimeters, as described above, and are not so large that when viewing a finished product configuration, the portion of engagement between the first structural part 251 and the second structural part 252 is clearly visible. Therefore, having the engaging parts does not limit a shape and a size of a final product.

Weil die Anordnung der Einheitsstrukturen 253 die Translationssymmetrie an einer Verbindungsfläche zwischen der ersten Metallschicht 230 und der zweiten Metallschicht 240 aufweist, d. h., die Eingriffsteile gleichmäßig an der Verbindungsfläche vorhanden sind, hat die Verbindungsfläche zwischen der ersten Metallschicht 230 und der zweiten Metallschicht 240 eine gleichmäßige Bindungsstärke gegenüber Ziehrichtungen oder den Z-Achse-Richtungen. Die Eingriffskonfiguration des ersten Strukturteils 251 und des zweiten Strukturteils 252, welcher in 7 und 8 gezeigt ist, ist ein Beispiel, und eine andere Eingriffskonfiguration kann verwendet werden. Weil die Anordnung der Einheitsstrukturen 253 die Translationssymmetrie an der Verbindungsfläche zwischen der ersten Metallschicht 230 und der zweiten Metallschicht 240 aufweist, liegen zwei oder mehr Einheitsstrukturen 253 vor, die in der Zwischenschicht 250 enthalten sind.Because the arrangement of the unit structures 253 has the translational symmetry at a joint surface between the first metal layer 230 and the second metal layer 240, that is, the engagement parts are uniformly present at the joint surface, the joint surface between the first metal layer 230 and the second metal layer 240 has a uniform bonding strength versus drag directions or the Z-axis directions. The engagement configuration of the first structural part 251 and the second structural part 252, which is shown in 7 and 8th shown is an example and a different engagement configuration may be used. Because the arrangement of the unit structures 253 has the translational symmetry at the interface between the first metal layer 230 and the second metal layer 240 , there are two or more unit structures 253 included in the intermediate layer 250 .

9 ist ein Diagramm, welches eine beispielhafte Konfiguration der Zwischenschicht des durch additive Fertigung hergestellten Objekts gemäß der ersten Ausführungsform zeigt. In 9 sind die ersten Strukturteile 251 und die zweiten Strukturteile 252 der jeweiligen Einheitsstrukturen 253, die an Positionen entlang der Y-Achse angeordnet sind, an derselben Position entlang der X-Achse. In 9 sind Lagen, welche jeweils eine Anordnung von Punktkörnern aufweisen, an aufeinander folgenden Positionen entlang der Y-Achse und sind in räumlicher Beziehung dargestellt. Eine N-te Lage, eine (N+1)-te Lage und eine (N+2)-te Lage, die entlang der Y-Achse aufeinander folgen, sind vorliegend dargestellt, wobei N eine ganze Zahl größer oder gleich 0 ist. Wie in 9 gezeigt ist, haben die ersten Strukturteile 251 in der N-ten, (N+1)-ten und (N+2)-ten Lage dieselbe Position entlang der X-Achse, und die zweiten Strukturteile 252 in der N-ten, (N+1)-ten und (N+2)-ten Lage haben dieselbe Position entlang der X-Achse. Mit anderen Worten sind die N-te-Lage-Konfigurationen entlang der Y-Achse aufeinander folgend gebildet. 9 14 is a diagram showing an example configuration of the intermediate layer of the additive manufactured object according to the first embodiment. In 9 the first structural parts 251 and the second structural parts 252 of the respective unit structures 253 arranged at positions along the Y-axis are at the same position along the X-axis. In 9 are layers, each comprising an array of point grains, at successive positions along the Y-axis and are shown in spatial relationship. An Nth ply, an (N+1)th ply, and an (N+2)th ply sequential along the Y-axis are shown herein, where N is an integer greater than or equal to zero. As in 9 shown, the first structural parts 251 in the Nth, (N+1)th and (N+2)th layers have the same position along the X-axis, and the second structural parts 252 in the Nth, ( N+1)th and (N+2)th layers have the same position along the X axis. In other words, the N-th layer configurations are sequentially formed along the Y-axis.

Vorliegend kann eine Kombination aus dem ersten Strukturteil 251 und dem zweiten Strukturteil 252 in der Lage an jeder Position entlang der Y-Achse als die Einheitsstruktur 253 aufgefasst werden, oder eine Kombination aus einer Gruppe von ersten Strukturteilen 251, welche entlang der Y-Achse gebildet sind, und eine Gruppe von zweiten Strukturteilen 252, die entlang der Y-Achse gebildet sind, können als die Einheitsstruktur 253 aufgefasst werden. In letzterem Fall sind die Einheitsstrukturen 253 entlang der X-Achse angeordnet, wobei deren Anordnung eine Translationssymmetrie aufweist.Here, a combination of the first structural part 251 and the second structural part 252 positioned at each position along the Y-axis can be construed as the unit structure 253, or a combination of a group of first structural parts 251 formed along the Y-axis and a group of second structure parts 252 formed along the Y-axis can be regarded as the unit structure 253. FIG. In the latter case, the unit structures 253 are arranged along the X-axis, their arrangement exhibiting translational symmetry.

10 ist ein Diagramm, welches eine weitere beispielhafte Konfiguration der Zwischenschicht des durch additive Fertigung hergestellten Objekts gemäß der ersten Ausführungsform zeigt. In 10 sind die ersten Strukturteile 251 und die zweiten Strukturteile 252, welche entlang der Y-Achse angeordnet sind, hinsichtlich ihrer Positionen entlang der X-Achse versetzt. Während 10 den Fall zeigt, in welchem der Positionsversatz entlang der X-Achse je Lagenversatz in der Y-Achse-Richtung ein Korn ist, kann der Positionsversatz entlang der X-Achse je vorbestimmter Anzahl des Lagenversatzes in der Y-Achse-Richtung eine vorbestimmte Anzahl der Körner sein. In diesem Fall umfasst die Einheitsstruktur 253 eine Anordnung einer vorbestimmten Anzahl von ersten Strukturteilen 251 entlang der Y-Achse und eine vorbestimmte Anzahl von zweiten Strukturteilen 252 entlang der Y-Achse. 10 14 is a diagram showing another exemplary configuration of the intermediate layer of the additive manufactured object according to the first embodiment. In 10 For example, the first structural parts 251 and the second structural parts 252 arranged along the Y-axis are offset in their positions along the X-axis. While 10 shows the case where the positional displacement along the X-axis per ply displacement in the Y-axis direction is one grain, the positional displacement along the X-axis per predetermined number of the ply displacement in the Y-axis direction may be a predetermined number of be grains. In this case, the unit structure 253 includes an arrangement of a predetermined number of first structure parts 251 along the Y-axis and a predetermined number of second structure parts 252 along the Y-axis.

Nachfolgend werden Details eines Verbindungsflächenteils zwischen dem ersten Punktkorn 231, welches aus dem ersten metallischen Material gebildet ist, und dem zweiten Punktkorn 241, welches aus dem zweiten metallischen Material gebildet ist, in der Zwischenschicht 250 beschrieben. 11 ist ein Diagramm, welches ein Beispiel der Verbindungsfläche zwischen dem ersten Punktkorn und dem zweiten Punktkorn in dem durch additive Fertigung hergestellten Objekt gemäß der ersten Ausführungsform schematisch zeigt. 11 ist eine vergrößerte schematische Ansicht eines Bereichs R2 in 8. Weil das ausgewählte erste und zweite metallische Material - wie oben beschrieben - die Materialien sind, welche die intermetallische Verbindung bilden, bildet sich eine intermetallische Verbindungsschicht 255, welche die intermetallische Verbindung umfasst, an der Verbindungsfläche I zwischen dem ersten Punktkorn 231 und dem zweiten Punktkorn 241. Während die intermetallische Verbindungsschicht 255 die intermetallische Verbindung umfasst, kann die intermetallische Verbindungsschicht 255 einen Mischkristall und eine andere Phase enthalten oder kann dies nicht.Next, details of a joint surface portion between the first point grain 231 formed of the first metallic material and the second point grain 241 formed of the second metallic material in the intermediate layer 250 will be described. 11 12 is a diagram schematically showing an example of the joint surface between the first point grain and the second point grain in the additive manufactured object according to the first embodiment. 11 12 is an enlarged schematic view of a portion R2 in FIG 8th . Because the selected first and second metallic materials - as described above - are the materials which form the intermetallic compound, an intermetallic compound layer 255 comprising the intermetallic compound forms at the interface I between the first point grain 231 and the second point grain 241 While the intermetallic compound layer 255 includes the intermetallic compound, the intermetallic compound layer 255 may or may not contain a solid solution and another phase.

Intermetallische Verbindungen sind im Allgemeinen bekannt dafür, einzigartige Eigenschaften aufzuweisen, die von denen ursprünglicher Metalle verschieden sind. Die intermetallische Verbindungsschicht 255 ist eine dritte Schicht mit Eigenschaften, die von denen des ersten und zweiten metallischen Materials verschieden sind. Die intermetallische Verbindungsschicht 255, die an der Verbindungsfläche I zwischen dem ersten Punktkorn 231 und dem zweiten Punktkorn 241 gebildet ist, hat die Rolle einer Barrierenschicht. Die intermetallische Verbindungsschicht 255 hat nicht die Rolle des Bindens des ersten Punktkorns 231 und des zweiten Punktkorns 241 aneinander. In Fällen, in denen das erste und zweite metallische Material unterschiedliche Wärmeausdehnungskoeffizienten haben, ist die intermetallische Verbindungsschicht 255 fähig, thermische Spannung zu verringern, die sich aus einem Unterschied zwischen den Wärmeausdehnungskoeffizienten ergibt. Mit anderen Worten hat die intermetallische Verbindungschicht 255 die Rolle eines Dämpfungselements.Intermetallic compounds are generally known to exhibit unique properties different from those of native metals. The intermetallic compound layer 255 is a third layer having properties different from those of the first and second metallic materials. The intermetallic compound layer 255 formed at the interface I between the first point grain 231 and the second point grain 241 has a role of a barrier layer. The intermetallic compound layer 255 does not have the role of binding the first point grain 231 and the second point grain 241 to each other. In cases where the first and second metallic materials have different coefficients of thermal expansion, the intermetallic compound layer 255 is able to reduce thermal stress resulting from a difference between the coefficients of thermal expansion. In other words, the intermetallic compound layer 255 has a role of a cushioning element.

Weil die intermetallische Verbindungsschicht 255 das erste Punktkorn 231 und das zweite Punktkorn 241 nicht aneinander bindet, stellt die bloße Bildung des zweiten Punktkorns 241 auf dem ersten Punktkorn 231 keine ausreichende Bindung zwischen der ersten Metallschicht 230 und der zweiten Metallschicht 240 bereit. Wie in 7 bis 10 gezeigt ist, werden die erste Metallschicht 230 und die zweite Metallschicht 240 daher in der ersten Ausführungsform durch den Eingriff zwischen dem hakenförmigen ersten Strukturteil 251 und dem hakenförmigen zweiten Strukturteil 252 jeder der Einheitsstrukturen 253 in der Zwischenschicht 250 zusammengesetzt. Selbst wenn die erste Metallschicht 230 und die zweite Metallschicht 240 unterschiedliche Wärmeausdehnungskoeffizienten haben, kann aus diesem Grund eine Bindung zwischen der ersten Metallschicht 230 und der zweiten Metallschicht 240 dadurch erhalten werden, indem die ersten Punktkörner 231 und die zweiten Punktkörner 241 in der Zwischenschicht 250 physikalisch angeordnet werden.Because the intermetallic compound layer 255 does not bond the first point grain 231 and the second point grain 241 together, the mere formation of the second point grain 241 on the first point grain 231 does not provide sufficient bonding between the first metal layer 230 and the second metal layer 240. As in 7 until 10 As shown, therefore, in the first embodiment, the first metal layer 230 and the second metal layer 240 are assembled by the engagement between the hook-shaped first structural part 251 and the hook-shaped second structural part 252 of each of the unit structures 253 in the intermediate layer 250 . For this reason, even if the first metal layer 230 and the second metal layer 240 have different coefficients of thermal expansion, bonding between the first metal layer 230 and the second metal layer 240 can be obtained by physically separating the first point grains 231 and the second point grains 241 in the intermediate layer 250 to be ordered.

Wenn die erste Metallschicht 230 und die zweite Metallschicht 240 miteinander in Kontakt sind, verursacht eine Potenzialdifferenz über die Verbindungsfläche I das Fließen eines elektrischen Stroms, und Korrosion tritt wahrscheinlich auf. Andererseits ist in der ersten Ausführungsform die intermetallische Verbindungschicht 255 zwischen dem ersten Punktkorn 231 und dem zweiten Punktkorn 241 vorhanden. Weil viele intermetallische Verbindungen elektrischen Strom nicht leiten, unterbricht die intermetallische Verbindung den Strom selbst dann, wenn die Potenzialdifferenz zwischen der ersten Metallschicht 230 und der zweiten Metallschicht 240 auftritt. Daher tritt Korrosion mit geringerer Wahrscheinlichkeit an der Verbindungsfläche I zwischen der ersten Metallschicht 230 und der zweiten Metallschicht 240 auf.When the first metal layer 230 and the second metal layer 240 are in contact with each other, a potential difference across the connection surface I causes an electric current to flow, and corrosion is likely to occur. On the other hand, in the first embodiment, the intermetallic compound layer 255 is present between the first point grain 231 and the second point grain 241 . Because many intermetallic compounds do not conduct electricity, the intermetallic compound interrupts the current even when the potential difference between the first metal layer 230 and the second metal layer 240 occurs. Therefore, corrosion occurs with less probability at the connection surface I between the first metal layer 230 and the second metal layer 240 .

12 ist ein Diagramm, welches ein Beispiel eines Zustands von Komponenten an der Verbindungsfläche zwischen dem ersten Punktkorn und dem zweiten Punktkorn in dem durch additive Fertigung hergestellten Objekt gemäß der ersten Ausführungsform zeigt. In diesem Fall ist das erste metallische Material aus einem ersten Metall gebildet, und das zweite metallische Material ist aus einem zweiten Metall gebildet. Weiter sind das erste Metall und das zweite Metall eine Kombination, welche keinen Mischkristall bildet, sondern eine intermetallische Verbindung bildet. In 12 repräsentiert eine horizontale Achse Positionen entlang der Z-Achse in dem durch additive Fertigung hergestellten Objekt 220, welche die Verbindungsfläche I zwischen den ersten Punktkörnern 231 und den zweiten Punktkörnern 241 umfassen, und eine vertikale Achse repräsentiert eine Komponentenmenge des ersten Metalls und des zweiten Metalls. 12 zeigt, wie sich die Komponenten, nämlich das erste Metall und das zweite Metall, mengenmäßig entlang der Z-Achse in einem Bereich R3 in 11 ändern. 12 14 is a diagram showing an example of a state of components at the joint surface between the first point grain and the second point grain in the additive manufactured object according to the first embodiment. In this case, the first metal material is made of a first metal and the second metal material is made of a second metal. Further, the first metal and the second metal are a combination which does not form a solid solution but forms an intermetallic compound. In 12 a horizontal axis represents positions along the Z-axis in the additively manufactured object 220, including the interface I between the first point grains 231 and the second point grains 241, and a vertical axis represents a component amount of the first metal and the second metal. 12 shows how the components, namely the first metal and the second metal, vary in quantity along the Z-axis in a region R3 in 11 change.

Die intermetallische Verbindung ist ein Ergebnis des Kombinierens des ersten Metalls und des zweiten Metalls in einem vorbestimmten Verhältnis. Wie in 12 gezeigt ist, weist daher die intermetallische Verbindungsschicht 255 um die Verbindungsfläche I sowohl das erste Metall als auch das zweite Metall als die Komponenten zu konstanten Mengen auf. Ob die intermetallische Verbindungsschicht 255 an der Verbindungsfläche I gebildet ist oder nicht, kann aus diesem Grund einfach durch eine Komponentenanalyse unter Verwendung eines energiedispersiven Röntgenspektroskopiesystems (EDS) oder eines anderen Systems, welches mit einem Rasterelektronenmikroskop (REM) ausgestattet ist, oder einem anderen Mikroskop bestimmt werden.The intermetallic compound is a result of combining the first metal and the second metal in a predetermined ratio. As in 12 As shown, therefore, the intermetallic compound layer 255 around the bonding surface I has both the first metal and the second metal as the components in constant amounts. For this reason, whether the intermetallic compound layer 255 is formed at the bonding surface I or not can be easily determined by component analysis using an energy dispersive X-ray spectroscopy system (EDS) or other system equipped with a scanning electron microscope (SEM) or other microscope become.

Es wird ein Beispielfall beschrieben, in welchem das erste metallische Material Fe ist und das zweite metallische Material Al ist. 13 ist ein Phasendiagramm von Al-Fe. Das Verwenden von Al als Basismaterial und Fe als hinzugefügtes Material in einem Bereich R4 von 13 stellt eine intermetallische Verbindungsschicht 255 bereit, welche nur eine intermetallische Verbindung umfasst oder die intermetallische Verbindung und einen Mischkristall umfasst. In der ersten Ausführungsform muss die intermetallische Verbindung in der intermetallischen Verbindungsschicht 255 unabhängig davon gebildet werden, ob der Mischkristall gebildet wird oder nicht. In dem gezeigten Bereich R4 bilden sich Aluminium mit einer kubisch flächenzentrierten Struktur und Al12Fe4.An example case in which the first metallic material is Fe and the second metallic material is Al will be described. 13 is a phase diagram of Al-Fe. Using Al as a base material and Fe as an added material in a range R4 of 13 provides an intermetallic compound layer 255 comprising only an intermetallic compound or comprising the intermetallic compound and a mixed crystal. In the first embodiment, the intermetallic compound needs to be formed in the intermetallic compound layer 255 regardless of whether the mixed crystal is formed or not. Aluminum with a face-centered cubic structure and Al 12 Fe 4 form in the region R4 shown.

Beim Bilden des zweiten Punktkorns 241, welches aus Al gebildet ist, auf dem ersten Punktkorn 231, welches aus Fe gebildet ist, mischt sich Fe aus einem Abschnitt, der das erste Punktkorn 231 definiert, mit dem geschmolzenen Al. Hierdurch wird um die Verbindungsfläche I zwischen dem ersten Punktkorn 231 und dem zweiten Punktkorn 241 die intermetallische Verbindung erhalten, wie sie in dem Bereich R4 des Phasendiagramms gezeigt ist.When forming the second point grain 241 made of Al on the first point grain 231 made of Fe, Fe from a portion defining the first point grain 231 mixes with the molten Al. Thereby, the intermetallic compound is obtained around the joint face I between the first point grain 231 and the second point grain 241 as shown in the region R4 of the phase diagram.

Während Al-Fe als das Beispiel in der vorliegenden Beschreibung angegeben wurde, bildet eine andere Kombination aus einem ersten metallischen Material und einem zweiten metallischen Material, welches eine intermetallische Verbindung bildet, auf ähnliche Weise die intermetallische Verbindung an der Verbindungsfläche I zwischen den ersten Punktkörnern 231 und den zweiten Punktkörnern 241.While Al-Fe has been given as the example in the present specification, another combination of a first metallic material and a second metallic material forming an intermetallic compound similarly forms the intermetallic compound at the joint face I between the first point grains 231 and the second point grains 241.

Als Nächstes wird ein Verfahren des Fertigens des durch additive Fertigung hergestellten Objekts 220 beschrieben. 14 bis 18 sind Schnittansichten, welche ein Verfahrensbeispiel des Verfahrens des Fertigens des durch additive Fertigung hergestellten Objekts gemäß der ersten Ausführungsform schematisch zeigen. Wie in 14 gezeigt ist, werden die ersten Punktkörner 231, welche aus dem ersten metallischen Material gebildet sind, zuerst in einer gewünschten Form angeordnet, wodurch die erste Metallschicht 230 gebildet wird. Mit der in 1 gezeigten Vorrichtung zur additiven Fertigung 1 wird durch Bestrahlen des Bearbeitungsortes 111 mit dem Laserstrahl L aus der Strahlausgabe 23 ein Schmelzbad gebildet. In diesem Zustand wird der erste Faden, welcher aus dem ersten metallischen Material gebildet ist, aus der Fadenausgabe 31 zu dem Bearbeitungsort 111 vorgeschoben. Der Bearbeitungsort 111 wird mit dem Laserstrahl L bestrahlt, sodass der erste Faden wärmegeschmolzen wird, um ein erstes Punktkorn 231 zu bilden. In diesem Fall wird der Bearbeitungskopf 21 in der Y-Achse-Richtung bewegt, nachdem das eine erste Punktkorn 231 gebildet wurde, und anschließend wird ein weiteres erstes Punktkorn 231 gebildet. Nachdem eine Reihe von ersten Punktkörnern 231, die sich in der Y-Achse-Richtung erstreckt, gebildet ist, wird der Bearbeitungskopf 21 um eine Weite des Punktkorns in der X-Achse-Richtung bewegt, und der Prozess des Bildens einer Reihe von ersten Punktkörnern 231, welche sich in der Y-Achse-Richtung erstreckt, wird wiederholt.Next, a method of manufacturing the additive manufactured object 220 will be described. 14 until 18 12 are sectional views schematically showing a process example of the method of manufacturing the additive manufactured object according to the first embodiment. As in 14 1, the first point grains 231 formed of the first metal material are first arranged in a desired shape, thereby forming the first metal layer 230. FIG. with the inside 1 Apparatus shown for additive manufacturing 1 is formed by irradiating the processing site 111 with the laser beam L from the beam output 23 a molten pool. In this state, the first thread made of the first metallic material is fed from the thread outlet 31 to the processing site 111 . The processing site 111 is irradiated with the laser beam L so that the first filament is heat-melted to form a first point grain 231 . In this case, the machining head 21 is moved in the Y-axis direction after one first point grain 231 is formed, and then another first point grain 231 is formed. After a row of first dot grains 231 extending in the Y-axis direction is formed, the machining head 21 is moved by a dot grain width in the X-axis direction, and the process of forming a row of first dot grains 231 extending in the Y-axis direction is repeated.

Während die Zufuhr des ersten Fadens zu dem Bearbeitungsort 111 und die Zufuhr des zweiten Fadens zu dem Bearbeitungsort 111 gewechselt wird, werden als Nächstes die hakenförmigen ersten Strukturteile 251 und die hakenförmigen zweiten Strukturteile 252 auf der ersten Metallschicht 230 gebildet, wodurch die Zwischenschicht 250 gebildet wird. Mit anderen Worten stoppt die Steuereinheit 51 den Bearbeitungsort durch keine axiale Bewegung des Bearbeitungskopfes 21 und bewirkt zwischenzeitlich die Bestrahlung mit dem Laserstrahl L und das Vorschieben des ersten oder zweiten Fadens, um zwischen der ersten Metallschicht 230 und der zweiten Metallschicht 240 die Anordnung der Einheitsstrukturen 253 bereitzustellen, welche die Translationssymmetrie in der Ebene aufweist, die zu der Stapelrichtung der ersten Metallschicht 230 und der zweiten Metallschicht 240 senkrecht ist, und welche die ersten Strukturteile 251 und die zweiten Strukturteile 252 umfasst, welche in der Einheitsstruktur 253 ineinandergreifen.Next, while the supply of the first thread to the processing site 111 and the supply of the second thread to the processing site 111 are switched, the hook-shaped first structural parts 251 and the hook-shaped second structural parts 252 are formed on the first metal layer 230, thereby forming the intermediate layer 250 . In other words, the control unit 51 stops the processing site by no axial movement of the processing head 21 and meanwhile causes the irradiation of the laser beam L and the advancement of the first or second filament to provide between the first metal layer 230 and the second metal layer 240 the arrangement of the unit structures 253 which the translational symmetry in the Has a plane that is perpendicular to the stacking direction of the first metal layer 230 and the second metal layer 240 and that includes the first structure parts 251 and the second structure parts 252 that interlock in the unit structure 253 .

Wie in 15 gezeigt ist, wird im Speziellen das zweite Punktkorn 241 für das zweite Strukturteil 252 an einer vorbestimmten Position auf der ersten Metallschicht 230 gebildet. Bei diesem Bilden wird mit der Vorrichtung zur additiven Fertigung 1 durch Bestrahlen des Bearbeitungsortes 111 mit dem Laserstrahl L aus der Strahlausgabe 23 ein Schmelzbad gebildet. In diesem Zustand wird der zweite Faden, welcher aus dem zweiten metallischen Material gebildet ist, zu dem Bearbeitungsort 111 vorgeschoben. Der Bearbeitungsort 111 wird mit dem Laserstrahl L bestrahlt, sodass der zweite Faden hitzegeschmolzen wird, um das zweite Punktkorn 241 zu bilden. Nacheinander werden entlang der Y-Achse nun zweite Punktkörner 241 auf gleiche Weise gebildet. Wie in 16 gezeigt ist, werden danach die ersten Punktkörner 231 jeweils durch Bilden eines Schmelzbads durch Bestrahlen des Bearbeitungsortes 111 mit dem Laserstrahl L aus der Strahlausgabe 23, Vorschieben des ersten Fadens zu dem Bearbeitungsort 111 und anschließendem Bestrahlen des Bearbeitungsortes 111 mit dem Laserstrahl L gebildet. Durch wiederholtes Ausführen der Prozesse der 15 und 16 wird die Zwischenschicht 250 wie in 17 gezeigt erhalten, welche die Anordnung der Einheitsstrukturen aufweist, welche die Translationssymmetrie aufweist, wobei das hakenförmige erste Strukturteil 251 und das hakenförmige zweite Strukturteil 252 in der Einheitsstruktur ineinandergreifen.As in 15 1, the second point grain 241 for the second structural part 252 is formed at a predetermined position on the first metal layer 230 specifically. In this forming, a molten pool is formed with the additive manufacturing apparatus 1 by irradiating the processing site 111 with the laser beam L from the beam output 23 . In this state, the second thread formed of the second metal material is fed to the processing site 111 . The processing site 111 is irradiated with the laser beam L so that the second filament is heat-melted to form the second point grain 241 . Second point grains 241 are now formed in succession along the Y-axis in the same way. As in 16 1, the first point grains 231 are each formed by forming a molten pool by irradiating the processing site 111 with the laser beam L from the beam output 23, advancing the first thread to the processing site 111, and then irradiating the processing site 111 with the laser beam L. By repeatedly executing the processes of 15 and 16 becomes the intermediate layer 250 as in 17 shown having the arrangement of the unit structures exhibiting the translational symmetry wherein the hook-shaped first structural member 251 and the hook-shaped second structural member 252 intermesh in the unit structure.

Wenn das zweite Punktkorn 241 auf dem ersten Punktkorn 231 gebildet ist, bildet sich die intermetallische Verbindungsschicht 255 an der Verbindungsfläche I zwischen dem ersten Punktkorn 231 und dem zweiten Punktkorn 241. Wenn das erste Punktkorn 231 auf dem zweiten Punktkorn 241 gebildet wird, bildet sich die intermetallische Verbindungsschicht 255 an der Verbindungsfläche I zwischen dem ersten Punktkorn 231 und dem zweiten Punktkorn 241.When the second point grain 241 is formed on the first point grain 231, the intermetallic compound layer 255 forms at the interface I between the first point grain 231 and the second point grain 241. When the first point grain 231 is formed on the second point grain 241, the intermetallic compound layer 255 at the connection surface I between the first point grain 231 and the second point grain 241.

Wie in 18 gezeigt ist, werden danach die zweiten Punktkörner 241 auf der Zwischenschicht 250 gebildet, wodurch die zweite Metallschicht 240 gebildet wird. Dabei werden die zweiten Punktkörner 241 nacheinander entlang der Y-Achse auf gleiche Weise gebildet. Damit wird das durch additive Fertigung hergestellte Objekt 220 gebildet, welches in 7 und 8 gezeigt ist. Dies beendet das Verfahren des Fertigens des durch additive Fertigung hergestellten Objekts 220, welches das erste metallische Material und das zweite metallische Material umfasst.As in 18 1, the second point grains 241 are then formed on the intermediate layer 250, whereby the second metal layer 240 is formed. At this time, the second point grains 241 are sequentially formed along the Y-axis in the same manner. This forms the object 220 produced by additive manufacturing, which in 7 and 8th is shown. This completes the process of fabricating the additively manufactured object 220 comprising the first metallic material and the second metallic material.

Nun wird ein Unterschied zu einem Stand der Technik beschrieben, welcher einen Mischkristall an einer Grenzfläche zwischen einem ersten Punktkorn 231 und einem zweiten Punktkorn 241 bildet. 19 ist ein Diagramm, welches ein Beispiel der Verbindungsfläche zwischen dem ersten Punktkorn und dem zweiten Punktkorn in einem durch additive Fertigung hergestellten Objekt des Stands der Technik schematisch zeigt. 19 ist eine vergrößerte schematische Ansicht eines Teils, welcher dem Bereich R2 von 8 entspricht. In 19 haben Bestandteile, die denen der ersten Ausführungsform gleich sind, dieselben Bezugszeichen und werden nicht beschrieben. Ein ausgewähltes erstes Metall und ein ausgewähltes zweites Metall sind Materialien, welche den Mischkristall bilden, daher bildet sich an der Verbindungsfläche I zwischen dem ersten Punktkorn 231 und dem zweiten Punktkorn 241 eine Mischkristallschicht 290, welche aus dem Mischkristall gebildet ist, wie in 19 gezeigt ist.A difference from a prior art which forms a mixed crystal at an interface between a first point grain 231 and a second point grain 241 will now be described. 19 Fig. 12 is a diagram schematically showing an example of the interface between the first point grain and the second point grain in a prior art additive manufactured object. 19 FIG. 12 is an enlarged schematic view of a part corresponding to the R2 area of FIG 8th is equivalent to. In 19 components that are the same as those in the first embodiment are given the same reference numerals and will not be described. A selected first metal and a selected second metal are materials constituting the mixed crystal, therefore a mixed crystal layer 290 formed of the mixed crystal is formed at the connecting surface I between the first point grain 231 and the second point grain 241, as in FIG 19 is shown.

20 ist ein Diagramm, welches ein Beispiel eines Zustands von Komponenten an der Verbindungsfläche zwischen dem ersten Punktkorn und dem zweiten Punktkorn gemäß dem Stand der Technik zeigt. In diesem Fall ist das erste metallische Material aus dem ersten Metall gebildet, und das zweite metallische Material ist aus dem zweiten Metall gebildet. Weiter sind das erste Metall und das zweite Metall eine Kombination, welche den Mischkristall bildet. In 20 repräsentiert eine horizontale Achse Positionen entlang der Z-Achse in dem durch additive Fertigung hergestellten Objekt 220, welche die Verbindungsfläche I zwischen dem ersten Punktkorn 231 und dem zweiten Punktkorn 241 umfassen, und eine vertikale Achse repräsentiert eine Komponentenmenge des ersten Metalls und des zweiten Metalls. 20 zeigt, wie die Komponenten, nämlich das erste Metall und das zweite Metall, sich mengenmäßig entlang der Z-Achse in einem Bereich R5 von 19 ändern. 20 Fig. 12 is a diagram showing an example of a state of components at the connection surface between the first point grain and the second point grain according to the prior art. In this case, the first metal material is made of the first metal and the second metal material is made of the second metal. Further, the first metal and the second metal are a combination that forms the mixed crystal. In 20 a horizontal axis represents positions along the Z-axis in the additively manufactured object 220 that include the interface I between the first point grain 231 and the second point grain 241, and a vertical axis represents a component amount of the first metal and the second metal. 20 shows how the components, namely the first metal and the second metal, vary in quantity along the Z-axis in a range R5 of 19 change.

In dem Mischkristall weisen die ursprünglichen Metalle eine kontinuierliche Zusammensetzungsänderung auf. Wie in 20 gezeigt ist, nimmt daher die Menge der Komponente des ersten Metalls kontinuierlich von einer Grenzfläche zwischen dem ersten Punktkorn 231 und der Mischkristallschicht 290, welche an der Verbindungsfläche I zwischen dem ersten Punktkorn 231 und dem zweiten Punktkorn 241 gebildet ist, zu einer Grenzfläche zwischen der Mischkristallschicht 290 und dem zweiten Punktkorn 241 ab. Die Menge der Komponente des zweiten Metalls nimmt von der Grenzfläche zwischen der Mischkristallschicht 290 und dem ersten Punktkorn 231 zu der Grenzfläche zwischen der Mischkristallschicht 290 und dem zweiten Punktkorn 241 kontinuierlich zu. An der Verbindungsfläche I ist daher in der Mischkristallschicht 290 die Steigung der Komponenten, nämlich des ersten und zweiten Metalls, sanft.In the mixed crystal, the original metals show a continuous change in composition. As in 20 1, therefore, the amount of the first metal component increases continuously from an interface between the first point grain 231 and the mixed crystal layer 290 formed at the joint face I between the first point grain 231 and the second point grain 241 to an interface between the mixed crystal layer 290 and the second point grain 241. The amount of the second metal component increases continuously from the interface between the mixed crystal layer 290 and the first point grain 231 to the interface between the mixed crystal layer 290 and the second point grain 241 . Therefore, in the mixed crystal layer 290, at the joining surface I, the slope of the components, namely the first and second metals, is gentle.

Mit den ursprünglichen Metallen, welche die kontinuierliche Zusammensetzungsänderung aufweisen, weist der Mischkristall üblicherweise Eigenschaften auf, die denen der ursprünglichen Metalle ähnlich sind. Aus diesem Grund bindet die Mischkristallschicht 290, welche aus dem Mischkristall gebildet ist, das erste Punktkorn 231 und das zweite Punktkorn 241 aneinander. Wenn das erste metallische Material und das zweite metallische Material unterschiedliche Wärmeausdehnungskoeffizienten haben, verursacht eine thermische Spannung, die aus einem Unterschied zwischen den Wärmeausdehnungskoeffizienten resultiert, daher eine Trennung an der Mischkristallschicht 290. Wo die Trennung vorliegt, sind das erste Punktkorn 231 und das zweite Punktkorn 241 nicht mehr aneinander gebunden, was zur Trennung zwischen der ersten Metallschicht 230 und der zweiten Metallschicht 240 führt.With the original metals exhibiting the continuous compositional change, the mixed crystal usually has properties similar to those of the original metals. For this reason, the mixed crystal layer 290 formed of the mixed crystal bonds the first point grain 231 and the second point grain 241 to each other. Therefore, when the first metallic material and the second metallic material have different coefficients of thermal expansion, thermal stress resulting from a difference between the coefficients of thermal expansion causes separation at the mixed crystal layer 290. Where the separation exists are the first point grain 231 and the second point grain 241 are no longer bonded to each other, resulting in the separation between the first metal layer 230 and the second metal layer 240.

Viele Mischkristalle aus ersten und zweiten Metallen sind elektrisch leitend. Wenn die erste Metallschicht 230 und die zweite Metallschicht 240 durch die Mischkristallschicht 290 in Kontakt sind, verursacht daher eine Potenzialdifferenz über die Verbindungsfläche I, dass ein elektrischer Strom fließt, und Korrosion tritt wahrscheinlich auf.Many mixed crystals of first and second metals are electrically conductive. Therefore, when the first metal layer 230 and the second metal layer 240 are in contact through the mixed crystal layer 290, a potential difference across the connection surface I causes an electric current to flow, and corrosion is likely to occur.

Das durch additive Fertigung hergestellte Objekt 220 gemäß der ersten Ausführungsform umfasst die Zwischenschicht 250 zwischen der ersten Metallschicht 230, welche aus dem ersten metallischen Material gebildet ist, und der zweiten Metallschicht 240, welche aus dem zweiten metallischen Material gebildet ist. Die Zwischenschicht 250 umfasst das erste Strukturteil 251, das eine hakenförmige Struktur ist, die aus den ersten Punktkörnern 231 besteht, die von der ersten Metallschicht 230 zu der zweiten Metallschicht 240 vorstehen, und das zweite Strukturteil 252, das die hakenförmige Struktur ist, die aus den zweiten Punktkörnern 241 besteht, die von der zweiten Metallschicht 240 zu der ersten Metallschicht 230 vorstehen. Das erste Strukturteil 251 und das zweite Strukturteil 252 greifen in der Einheitsstruktur 253 ineinander. Die Anordnung der Einheitsstrukturen 253, die in der Zwischenschicht 250 angeordnet sind, weist die Translationssymmetrie in der Ebene auf, die zu der Stapelrichtung der ersten Metallschicht 230 und der zweiten Metallschicht 240 senkrecht ist. Daher bewirkt das durch additive Fertigung hergestellte Objekt 220 gegenüber einem herkömmlichen, dass es bezüglich der Kombination des ersten metallischen Materials und des zweiten metallischen Materials nicht begrenzt ist, und gewährleistet eine gleichmäßige Bindungsstärke an der Verbindungsfläche I zwischen der ersten Metallschicht 230 und der zweiten Metallschicht 240. Weiter wird das Ineinandergreifen zwischen dem ersten Strukturteil 251 und dem zweiten Strukturteil 252 in der Einheitsstruktur 253 durch die physikalische Anordnung der ersten und zweiten Punktkörner 231 und 241 bewirkt und ist Millimeter groß. Daher beschränkt die Einheitsstruktur 253, welche das Ineinandergreifen aufweist, die Form und die Größe des finalen Produkts nicht, was das Bilden des durch additive Fertigung hergestellten Objekts 220 in beliebiger Form und Größe ermöglicht.The object 220 manufactured by additive manufacturing according to the first embodiment includes the intermediate layer 250 between the first metal layer 230 formed from the first metallic material and the second metal layer 240 formed from the second metallic material. The intermediate layer 250 includes the first structural part 251, which is a hook-shaped structure consisting of the first point grains 231 protruding from the first metal layer 230 to the second metal layer 240, and the second structural part 252, which is the hook-shaped structure consisting of the second point grains 241 protruding from the second metal layer 240 to the first metal layer 230 . The first structural part 251 and the second structural part 252 are interlocked in the unitary structure 253 . The arrangement of the unit structures 253 arranged in the intermediate layer 250 has the translational symmetry in the plane perpendicular to the stacking direction of the first metal layer 230 and the second metal layer 240 . Therefore, compared to a conventional one, the object 220 produced by additive manufacturing does not have any limitation in the combination of the first metal material and the second metal material, and ensures a uniform bonding strength at the joint surface I between the first metal layer 230 and the second metal layer 240 Further, the interlocking between the first structural part 251 and the second structural part 252 in the unitary structure 253 is effected by the physical arrangement of the first and second point grains 231 and 241 and is millimeters in size. Therefore, the unit structure 253 having the interlocking does not limit the shape and size of the final product, enabling the additive manufacturing object 220 to be formed in any shape and size.

Die intermetallische Verbindungsschicht 255 bindet die ersten und zweiten Punktkörner 231 und 241 nicht aneinander. Selbst wenn die Wärmeausdehnungskoeffizienten des ersten und zweiten metallischen Materials verschieden sind und thermische Spannung an der Verbindungsfläche I zwischen den ersten und zweiten Punktkörnern 231 und 241 verursachen, funktioniert die intermetallische Verbindungsschicht 255 als das Dämpfungselement für die thermische Spannung. Wenn die intermetallische Verbindungschicht 255 nicht elektrisch leitend ist, fließt außerdem kein elektrischer Strom durch die Verbindungsfläche I zwischen den ersten und zweiten Metallschichten 230 und 240, selbst wenn die Potenzialdifferenz aufgrund des Kontakts zwischen den ersten und zweiten Punktkörnern 231 und 241 vorliegt, wodurch eine voranschreitende Korrosion eingedämmt wird.The intermetallic compound layer 255 does not bond the first and second point grains 231 and 241 to each other. Even when the coefficients of thermal expansion of the first and second metallic materials are different and cause thermal stress at the junction face I between the first and second point grains 231 and 241, the intermetallic compound layer 255 functions as the thermal stress cushioning member. In addition, when the intermetallic compound layer 255 is not electrically conductive, no electric current flows through the junction area I between the first and second metal layers 230 and 240 even if the potential difference exists due to the contact between the first and second point grains 231 and 241, thereby a progressive corrosion is curbed.

Zweite Ausführungsform.Second embodiment.

In 8 der ersten Ausführungsform gibt es keinen Unterschied hinsichtlich Stärke zwischen dem ersten metallischen Material und dem zweiten metallischen Material; es gibt jedoch Fälle, in denen eine tatsächliche Materialkombination einen Unterschied hinsichtlich Stärke zwischen einem ersten metallischen Material und einem zweiten metallischen Material aufweist. In solchen Fällen wird ein Verhältnis einer Anzahl von ersten Punktkörnern 231, welche in der Einheitsstruktur 253 anzuordnen sind, zu einer Anzahl von zweiten Punktkörnern 241, welche in der Einheitsstruktur 253 anzuordnen sind, gemäß der Stärke zwischen dem ersten und zweiten metallischen Material variiert.In 8th In the first embodiment, there is no difference in thickness between the first metallic material and the second metallic material; however, there are cases where an actual combination of materials has a difference in strength between a first metallic material and a second metallic material. In such cases, a ratio of a number of first point grains 231 to be arranged in the unit structure 253 to a number of second point grains 241 to be arranged in the unit structure 253 is varied according to the thickness between the first and second metallic materials.

Es sei vorliegend angenommen, dass das erste metallische Material eine Zugfestigkeit hat, die doppelt so groß ist wie die des zweiten metallischen Materials. 21 ist eine Teilquerschnittsansicht, welche eine beispielhafte Konfiguration eines durch additive Fertigung hergestellten Objekts gemäß einer zweiten Ausführungsform zeigt. Weil die Zugfestigkeit des zweiten metallischen Materials die Hälfte der Zugfestigkeit des ersten metallischen Materials ist, umfasst in 21 ein sich in der Z-Achse erstreckender Abschnitt des zweiten Strukturteils 252 in einer X-Achse-Richtung zweite Punktkörner 241, deren Anzahl doppelt so groß ist wie die eines ersten Punktkorns 231, welches in einem sich in der Z-Achse erstreckenden Abschnitt des ersten Strukturteils 251 in einer X-Achse-Richtung enthalten ist. Auf diese Weise wird eine Z-Achse-Zugfestigkeit der zweiten Punktkörner 241 gleich der des ersten Punktkorns 231, und Kontaktlasten, welche auf eine Grenzfläche in Zugrichtungen wirken, nämlich entlang einer Z-Achse, werden verbessert.It is assumed here that the first metal material has a tensile strength twice that of the second metal material. 21 12 is a partial cross-sectional view showing an exemplary configuration of a through additive manufacturing manufactured object according to a second embodiment. Because the tensile strength of the second metallic material is half the tensile strength of the first metallic material, includes in 21 a Z-axis extending portion of the second structural member 252 in an X-axis direction second point grains 241 twice as many as a first point grain 231 formed in a Z-axis extending portion of the first Structural part 251 is included in an X-axis direction. In this way, a Z-axis tensile strength of the second point grains 241 becomes equal to that of the first point grain 231, and contact loads acting on an interface in directions of tension, namely, along a Z-axis are improved.

Es ist zu beachten, dass dieser Fall ein Beispiel ist. Das Verhältnis der Anzahl der ersten Punktkörner 231 des ersten Strukturteils 251 zu der Anzahl der zweiten Punktkörner 241 des zweiten Strukturteils 252 kann gemäß dem Stärkenverhältnis zwischen dem ersten und zweiten metallischen Material variiert werden.Note that this case is an example. The ratio of the number of first point grains 231 of the first structural part 251 to the number of second point grains 241 of the second structural part 252 can be varied according to the strength ratio between the first and second metallic materials.

In der zweiten Ausführungsform variiert das Verhältnis der Anzahl von ersten Punktkörnern 231 des ersten Strukturteils 251 zu der Anzahl von zweiten Punktkörnern 241 des zweiten Strukturteils 252 gemäß dem Stärkenverhältnis zwischen dem ersten und zweiten metallischen Material. Dies ermöglicht, dass eine Stärke der Verbindungsfläche I zwischen der ersten Metallschicht 230 und der zweiten Metallschicht 240 konstant bleibt, selbst wenn Punktkörner unterschiedlicher Stärken gemischt sind.In the second embodiment, the ratio of the number of first point grains 231 of the first structural part 251 to the number of second point grains 241 of the second structural part 252 varies according to the strength ratio between the first and second metallic materials. This allows a thickness of the bonding surface I between the first metal layer 230 and the second metal layer 240 to remain constant even if point grains of different thicknesses are mixed.

Dritte Ausführungsform.Third embodiment.

In dem Fall, der in der zweiten Ausführungsform beschrieben ist, wird das Verhältnis zwischen der Anzahl von Punktkörnern in der Einheitsstruktur 253 angepasst, um den Stärkenunterschied zwischen den metallischen Materialien zu lösen, wenn die metallischen Materialien unterschiedliche Stärkenunterschiede hinsichtlich der Zugfestigkeit entlang der einen Achse haben. In einer dritten Ausführungsform wird eine Konfiguration eines durch additive Fertigung hergestellten Objekts 220 beschrieben, welches eine Bindungsstärke an einer Grenzfläche zwischen der ersten Metallschicht 230 und der zweiten Metallschicht 240 auch in Fällen erhalten kann, in denen Stärken in anderen Richtungen als entlang der einen Achse wirken.In the case described in the second embodiment, when the metallic materials have different strength differences in tensile strength along the one axis, the ratio between the number of point grains in the unit structure 253 is adjusted to solve the strength difference between the metallic materials . In a third embodiment, a configuration of an additive manufactured object 220 is described that can maintain a bond strength at an interface between the first metal layer 230 and the second metal layer 240 even in cases where strengths act in directions other than along one axis .

Wie in 8 gezeigt ist, wird in der ersten Ausführungsform das Punktkorn auf das Punktkorn der darunterliegenden Schicht gesetzt, um entlang der X-Achse und der Y-Achse an derselben Position wie das Punktkorn der darunterliegenden Schicht zu sein. Weil das Punktkorn im Wesentlichen kugelförmig ist, kann jedoch ein Packverhältnis frei geändert werden. 22 ist ein Diagramm, welches ein Beispiel zeigt, wie Punktkörner in dem durch additive Fertigung hergestellten Objekt gemäß der dritten Ausführungsform angeordnet sind. 22 zeigt den Fall, in welchem die Punktkörner in kubisch flächenzentrierten Gittern angeordnet sind. Aus Sicht einer Y-Achse-Richtung wird auf einer M-ten Punktkornschicht, die aus Punktkörnern besteht, eine (M+ 1)-te Punktkornschicht in einer Z-Achse-Richtung so gebildet, dass ihre Punktkörner jeweils entlang einer X-Achse um eine Distanz versetzt sind, die der Hälfte einer Kornweite gleich ist, wobei M eine ganze Zahl größer oder gleich null ist. Ähnliche Anordnungen sind über die erste Metallschicht 230, die Zwischenschicht 250 und die zweite Metallschicht 240 bereitgestellt. Während 22 eine Ansicht aus Sicht der Y-Achse-Richtung ist, gilt dies auch bei Betrachtung aus einer X-Achse-Richtung. In diesem Fall sind die ersten und zweiten Punktkörner 231 und 241 so angeordnet, dass die Kubisch-flächenzentrierte-Gitter-Anordnung auch in der Zwischenschicht 250 beibehalten ist und die hakenförmigen ersten Strukturteile 251 und die hakenförmigen zweiten Strukturteile 252 bilden. Dementsprechend sind die Einheitsstrukturen 253 in der Zwischenschicht 250 gebildet.As in 8th 1, in the first embodiment, the point grain is set on the point grain of the underlying layer to be at the same position as the point grain of the underlying layer along the X-axis and the Y-axis. However, because the point grain is substantially spherical, a packing ratio can be changed freely. 22 14 is a diagram showing an example of how dot grains are arranged in the additive manufactured object according to the third embodiment. 22 shows the case where the point grains are arranged in face-centered cubic lattices. Seen from a Y-axis direction, on an M-th point grain layer composed of point grains, an (M+1)-th point grain layer is formed in a Z-axis direction so that its point grains are each shifted along an X-axis by one are offset by a distance equal to half a grain width, where M is an integer greater than or equal to zero. Similar arrangements are provided across the first metal layer 230, the intermediate layer 250, and the second metal layer 240. FIG. While 22 is a view viewed from the Y-axis direction, the same applies when viewed from an X-axis direction. In this case, the first and second point grains 231 and 241 are arranged such that the face-centered cubic lattice arrangement is maintained also in the intermediate layer 250 and form the hook-shaped first structural parts 251 and the hook-shaped second structural parts 252 . Accordingly, the unit structures 253 are formed in the intermediate layer 250 .

Das Anordnen der Punktkörner in den kubisch flächenzentrierten Gittern in dem durch additive Fertigung hergestellten Objekt 220 erhöht das Punktkorn-Packverhältnis. Auf diese Weise kann die Bindungsstärke neben Zug auch gegenüber Lasten entlang mehrerer Achsen oder in bestimmten Richtungen verbessert werden, wie durch mehrere Pfeile in 22 angegeben ist, wie beispielsweise Biegen, Scherung, Druck und Torsion.Arranging the point grains in the face-centered cubic lattices in the additively manufactured object 220 increases the point grain packing ratio. In this way, in addition to tension, bond strength can also be improved against loads along multiple axes or in specific directions, as indicated by multiple arrows in FIG 22 is specified, such as bending, shear, compression and torsion.

Statt in kubisch flächenzentrierten Gittern angeordnet zu sein, können die Punktkörner auch in einer eng gepackten hexagonalen Gitterstruktur, einer kubisch raumzentrierten Gitterstruktur oder einer anderen Struktur angeordnet sein. Das Verschieben der anzuordnenden Punktkörner ermöglicht daher, die Stärke in beliebiger Richtung zu ändern. Mit anderen Worten ist das durch additive Fertigung hergestellte Objekt 220 erhaltbar, welches die auf der Gitterstruktur basierende Stärke hat.Instead of being arranged in face-centered cubic lattices, the point grains may be arranged in a close-packed hexagonal lattice structure, a body-centered cubic lattice structure, or some other structure. Therefore, shifting the point grains to be arranged makes it possible to change the strength in any direction. In other words, the additive manufactured object 220 having the strength based on the lattice structure is obtainable.

Im Allgemeinen tritt eine Ablösung wahrscheinlich entlang einer eng gepackten Ebene auf, sodass die Stärke an der eng gepackten Ebene abnimmt. Wenn, gemäß einem Beispiel, die Zwischenschicht 250, welche die Einheitsstruktur 253 umfasst, in welcher das hakenförmige erste Strukturteil 251 und das hakenförmige zweite Strukturteil 252 ineinandergreifen, in eine Richtung bereitgestellt ist, die die eng gepackte Ebene schneidet, wird an der Ablösungsebene eine erhöhte Stärke bewirkt.In general, detachment is likely to occur along a close-packed plane, so the strength at the close-packed plane decreases. If, according to an example, the intermediate layer 250 comprising the unit structure 253 in which the hook-shaped first structural part 251 and the hook-shaped second structural part 252 interlock is provided in a direction that intersects the close-packed plane, at the detachment plane a is increased strength causes.

In dem Fall des durch additive Fertigung hergestellten Objekts 220 gemäß der dritten Ausführungsform ist das Punktkorn relativ zu der Position des Punktkorns in der darunterliegenden Punktkornschicht bei Platzierung in der Z-Achse-Richtung versetzt. Beispielsweise sind die Punktkörner in kubisch flächenzentrierten Gittern, in kubisch raumzentrierten Gittern oder eng gepackten hexagonalen Gittern angeordnet. Daher bewirkt das durch additive Fertigung hergestellte Objekt 220, dass es eine verbesserte Stärke gegenüber einer Last in einer Richtung hat, welche der Gitterstruktur zuzuschreiben ist. Mit anderen Worten ist eine anisotrope Anpassung möglich, welche die Stärke in der bestimmten Richtung bereitstellt. Weiter kann das Ineinandergreifen zwischen dem hakenförmigen ersten Strukturteil 251 und dem hakenförmigen zweiten Strukturteil 252 durch die Weise, gemäß welcher die Punktkörner angeordnet werden, frei geändert werden, was es ermöglicht, die Bindungsstärke bereitzustellen, die für die bestimmte Richtung spezifisch ist.In the case of the additive manufactured object 220 according to the third embodiment, the point grain is offset relative to the position of the point grain in the underlying point grain layer when placed in the Z-axis direction. For example, the point grains are arranged in face-centered cubic lattices, in body-centered cubic lattices, or close-packed hexagonal lattices. Therefore, the additive manufactured object 220 causes it to have improved strength against a load in one direction attributable to the lattice structure. In other words, an anisotropic adjustment that provides the strength in the specific direction is possible. Further, the meshing between the hook-shaped first structural part 251 and the hook-shaped second structural part 252 can be freely changed by the manner in which the point grains are arranged, making it possible to provide the bonding strength specific to the particular direction.

Vierte Ausführungsform.Fourth embodiment.

In der ersten bis dritten Ausführungsform besteht die erste Metallschicht 230 aus den ersten Punktkörnern 231. Die erste Metallschicht 230 muss jedoch nicht aus den ersten Punktkörnern 231 bestehen. In einer vierten Ausführungsform wird ein Fall beschrieben, in welchem die erste Metallschicht 230 ein plattenförmiges Element ist.In the first to third embodiments, the first metal layer 230 is composed of the first point grains 231. However, the first metal layer 230 need not be composed of the first point grains 231. FIG. In a fourth embodiment, a case where the first metal layer 230 is a plate-shaped member will be described.

23 ist eine Querschnittsansicht, welche eine beispielhafte Konfiguration eines durch additive Fertigung hergestellten Objekts gemäß der vierten Ausführungsform zeigt. Das durch additive Fertigung hergestellte Objekt 220A umfasst eine plattenförmige erste Metallschicht 230A und eine zweite Metallschicht 240, welche über eine Zwischenschicht 250A aneinander gebunden sind. Die erste Metallschicht 230A ist aus einem ersten metallischen Material gebildet, und die zweite Metallschicht 240 ist aus den zweiten Punktkörnern 241 gebildet, welche aus einem zweiten metallischen Material gebildet sind. 23 14 is a cross-sectional view showing an example configuration of an additive manufactured object according to the fourth embodiment. The object 220A produced by additive manufacturing comprises a plate-shaped first metal layer 230A and a second metal layer 240, which are bonded to one another via an intermediate layer 250A. The first metal layer 230A is made of a first metal material, and the second metal layer 240 is made of the second point grains 241 made of a second metal material.

Die erste Metallschicht 230A ist ein Element 233 einer beliebigen Form. Das Element 233 umfasst auf seiner Zielhinzufügungsfläche 110, wo die zweite Metallschicht 240 gebildet wird, eine Anordnung von Nuten 234, welche eine Translationssymmetrie aufweist. Die Nuten 234 können Nuten 234 sein, welche sich entlang einer Y-Achse erstrecken, oder können Nuten 234 von vorbestimmten Längen sein, welche in vorbestimmten Abständen entlang der Y-Achse angeordnet sind. Die Nuten 234 sind auch in vorbestimmten Abständen entlang einer X-Achse angeordnet. Ein Querschnitt jeder der Nuten 234, der zu der Y-Achse senkrecht ist, welche eine Erstreckungsrichtung der Nut 234 bezeichnet, hat eine Form, welche sich von einem Boden zu einer Öffnung hin verjüngt. Ein Teil zwischen den in der X-Achse benachbarten Nuten 234 wird als ein trapezoidaler Teil 235 bezeichnet. In einem Beispiel hat eine obere Fläche des trapezoidalen Teils 235 eine X-Achse-Länge, die einer Größe von einem Punktkorn äquivalent ist. Da dies beispielhaft ist, kann die X-Achse-Länge der oberen Fläche des trapezoidalen Teils 235 eine beliebige Länge haben, solange gewünschte Zugfestigkeiten durch einen Teil zwischen der ersten Metallschicht 230A und der zweiten Metallschicht 240 erhalten werden können.The first metal layer 230A is an element 233 of any shape. The element 233 includes on its target addition surface 110 where the second metal layer 240 is formed, an array of grooves 234 having translational symmetry. The grooves 234 may be grooves 234 that extend along a Y-axis, or may be grooves 234 of predetermined lengths that are spaced at predetermined intervals along the Y-axis. The grooves 234 are also arranged at predetermined intervals along an X-axis. A cross section of each of the grooves 234, which is perpendicular to the Y-axis, which indicates an extending direction of the groove 234, has a shape tapered from a bottom toward an opening. A portion between the X-axis adjacent grooves 234 is referred to as a trapezoidal portion 235 . In one example, a top surface of the trapezoidal portion 235 has an X-axis length equivalent to a point grain size. Since this is exemplary, the X-axis length of the top surface of the trapezoidal portion 235 can be any length as long as desired tensile strengths through a portion between the first metal layer 230A and the second metal layer 240 can be obtained.

Körner 257, welche aus dem zweiten metallischen Material gebildet sind, sind in die Nuten 234 eingebettet. Mit anderen Worten greifen die Körner 257 in die Nuten 234. In der vierten Ausführungsform entspricht daher das erste Strukturteil 251 der Nut 234, und das zweite Strukturteil 252 entspricht dem Korn 257. Das in die Nut 234 eingebettete Korn 257 kann ein Linienkorn sein oder Punktkörner umfassen.Grains 257 formed of the second metallic material are embedded in the grooves 234. As shown in FIG. In other words, the grains 257 bite into the grooves 234. Therefore, in the fourth embodiment, the first structural part 251 corresponds to the groove 234, and the second structural part 252 corresponds to the grain 257. The grain 257 embedded in the groove 234 may be a line grain or point grains include.

Zweite Punktkörner 241 sind auf der ersten Metallschicht 230A angeordnet, wobei die Körner 257 in die Nuten 234 eingebettet sind. Diese zweiten Punktkörner 241 werden beim Anordnen an das Korn 257 in der Nut 234 gebunden. Andere zweite Punktkörner 241 werden an dem trapezoidalen Teil 235 angeordnet.Second point grains 241 are disposed on the first metal layer 230A with the grains 257 embedded in the grooves 234. FIG. These second point grains 241 are bonded to grain 257 in groove 234 upon placement. Other second point grains 241 are placed on the trapezoidal part 235 .

Das Binden des Korns 257, welches in der sich verjüngenden Nut 234 eingebettet ist, und der zweiten Punktkörner 241 verhindert, dass das Korn 257, welches in die Nut 234 eingreift, einfach aus der Nut 234 kommt, wenn eine Zugspannung entlang einer Z-Achse wirkt, was eine feste Bindung zwischen der ersten Metallschicht 230A und der zweiten Metallschicht 240 ermöglicht.The bonding of the grain 257 embedded in the tapered groove 234 and the second point grains 241 prevents the grain 257 engaged in the groove 234 from easily coming out of the groove 234 when a tensile stress along a Z-axis acts, allowing a strong bond between the first metal layer 230A and the second metal layer 240.

In diesem Fall bilden der Abschnitt, welcher die Nut 234 umfasst, das Korn 257, welches in der Nut 234 eingebettet ist, und der trapezoidale Teil 235 die Einheitsstruktur 253. Ein Teil, wo eine Anordnung der Einheitsstrukturen 235 eine Translationssymmetrie aufweist, ist die Zwischenschicht 250A. In Fällen, in denen das Linienkorn 257 in der Nut 234 eingebettet ist, ist eine Kombination aus der Nut 234, welche sich entlang der Y-Achse erstreckt, dem Korn 257, welches in die Nut 234 eingebettet ist, und dem trapezoidalen Teil 235 die Einheitsstruktur 253, sodass die Zwischenschicht 250 so aufgefasst werden kann, dass sie eine X-Achse-Anordnung der Einheitsstrukturen 253 hat, die eine Translationssymmetrie aufweist. Die intermetallische Verbindungsschicht 255 wird an einer Grenzfläche zwischen der ersten Metallschicht 230A und dem Korn 257, wie auch an einer Grenzfläche zwischen der ersten Metallschicht 230A und dem zweiten Punktkorn 241 gebildet, wie es in der ersten Ausführungsform beschrieben ist.In this case, the portion including the groove 234, the grain 257 embedded in the groove 234, and the trapezoidal part 235 form the unit structure 253. A part where an arrangement of the unit structures 235 has translational symmetry is the intermediate layer 250A In cases where the line grain 257 is embedded in the groove 234, a combination of the groove 234 extending along the Y-axis, the grain 257 embedded in the groove 234, and the trapezoidal part 235 is the Unit structure 253, so that the intermediate layer 250 can be thought of as having an X-axis arrangement of the unit structures 253 that has translational symmetry. The intermetallic compound layer 255 is formed at an interface between the first metal layer 230A and the grain 257 as well as at an interface between the first metal layer 230A and the second point grain 241 as described in the first embodiment.

Als Nächstes wird ein Verfahren des Fertigens eines solchen durch additive Fertigung hergestellten Objekts 220 beschrieben. 24 bis 30 sind perspektivische Ansichten, welche ein Verfahrensbeispiel des Verfahrens des Fertigens des durch additive Fertigung hergestellten Objekts gemäß der vierten Ausführungsform schematisch zeigen. Wie in 24 gezeigt ist, wird zuerst das flache plattenförmige Element 233 vorbereitet, welches aus dem ersten metallischen Material gebildet ist. Dieses flache plattenförmige Element 233 wird die erste Metallschicht 230A. Wie in 25 gezeigt ist, werden als Nächstes die Nuten 234, welche sich entlang der Y-Achse erstrecken, in einer oberen Fläche der ersten Metallschicht 230A an den vorbestimmten Abständen entlang der X-Achse gebildet. Die Querschnittsform der Nut 234, die zu der Y-Achse senkrecht ist, verjüngt sich so, dass die Nut 234 einen kleineren Bereich an der Öffnung als an dem Boden aufweist. Gemäß einem Beispiel werden die Nuten 234 durch Senkerodieren gebildet. Das Bilden der Nuten 234 erzeugt den trapezoidalen Teil 235 zwischen den Nuten 234.Next, a method of manufacturing such an additive manufactured object 220 will be described. 24 until 30 12 are perspective views schematically showing a process example of the method of manufacturing the additive manufactured object according to the fourth embodiment. As in 24 1, the flat plate-shaped member 233 formed of the first metallic material is first prepared. This flat plate-shaped member 233 becomes the first metal layer 230A. As in 25 1, the grooves 234 extending along the Y-axis are next formed in an upper surface of the first metal layer 230A at the predetermined intervals along the X-axis. The cross-sectional shape of the groove 234, which is perpendicular to the Y-axis, is tapered such that the groove 234 has a smaller area at the opening than at the bottom. According to one example, the grooves 234 are formed by die sinking. Forming the grooves 234 creates the trapezoidal portion 235 between the grooves 234.

Wie in 26 gezeigt ist, werden danach die Körner 257, welche aus dem zweiten metallischen Material gebildet sind, in die Nuten 234 eingebettet. Wie oben beschrieben ist, können die Körner 257 die Punktkörner oder die Linienkörner sein. In diesem Beispiel sind die Körner 257 die Linienkörner. Ein Abschnitt des Elements 233, welcher die Körner 257 umfasst, die in den Nuten 234 eingebettet sind, und die gebildeten trapezoidalen Teile 235 umfasst, ist die Zwischenschicht 250A, und ein übriger Abschnitt des Elements 233 ist die erste Metallschicht 230A.As in 26 1, the grains 257 formed of the second metallic material are then embedded in the grooves 234. As shown in FIG. As described above, the grains 257 can be the point grains or the line grains. In this example, grains 257 are the line grains. A portion of the element 233 including the grains 257 embedded in the grooves 234 and the formed trapezoidal parts 235 is the intermediate layer 250A, and a remaining portion of the element 233 is the first metal layer 230A.

Wie in 27 gezeigt ist, werden als Nächstes die zweiten Punktkörner 241, welche aus dem zweiten metallischen Material gebildet sind, auf dem Korn 257 gebildet, welches in der Nut 234 des Elements 233 eingebettet ist. Diese zweiten Punktkörner 241 werden als eine erste Reihe auf und entlang des Korns 257 gebildet, welches sich entlang der Y-Achse erstreckt.As in 27 1, the second point grains 241 formed of the second metallic material are formed on the grain 257 embedded in the groove 234 of the member 233 next. These second point grains 241 are formed as a first row on and along grain 257, which extends along the Y-axis.

Wie in 28 gezeigt ist, werden auf dem trapezoidalen Teil 235 des Elements 233 danach die zweiten Punktkörner 241 entlang der Y-Achse als eine zweite Reihe gebildet, die entlang der X-Achse neben der ersten Reihe aus zweiten Punktkörnern 241 liegt. Die zweite Reihe zweiter Punktkörner 241 wird in einem geschmolzenen Zustand an die erste Reihe zweiter Punktkörner 241 gebunden.As in 28 As shown, on the trapezoidal portion 235 of the element 233 the second point grains 241 are then formed along the Y-axis as a second row which is adjacent to the first row of second point grains 241 along the X-axis. The second row of second point grains 241 is bonded to the first row of second point grains 241 in a molten state.

Durch wiederholtes Ausführen der Prozesse der 27 und 28 wird eine erste Schicht von zweiten Punktkörnern 241 auf der Zwischenschicht 250A gebildet, wie in 29 gezeigt ist. Das Gleiche wie für die erste Schicht zweiter Punktkörner 241 wird wiederholt, um eine zweite Schicht und nachfolgende Schichten zweiter Punktkörner 241 zu bilden. Hierdurch wird die zweite Metallschicht 240 erhalten, die in 30 gezeigt ist. Das Element 233 ist in der obigen Beschreibung plattenförmig, muss jedoch nicht plattenförmig sein, solange das Element 233 ein Element beliebiger Gestalt ist, die nicht aus den ersten Punktkörnern 231 gebildet ist.By repeatedly executing the processes of 27 and 28 a first layer of second point grains 241 is formed on the intermediate layer 250A as in FIG 29 is shown. The same as for the first layer of second point grains 241 is repeated to form a second layer and subsequent layers of second point grains 241 . In this way, the second metal layer 240 is obtained, which is 30 is shown. The element 233 is plate-shaped in the above description, but need not be plate-shaped as long as the element 233 is an element of any shape that is not formed of the first point grains 231 .

In der vierten Ausführungsform ist die erste Metallschicht 230A das Element 233 beliebiger Form, welches nicht durch die ersten Punktkörner 231 gebildet ist. Die Nuten 234, welche jeweils den Querschnitt einer sich verjüngenden Form haben, werden in dieser ersten Metallschicht 230A gebildet, und die Körner 257, welche aus dem zweiten metallischen Material gebildet sind, werden in die Nuten 234 eingebettet. Auf diese Weise wird die Zwischenschicht 250A gebildet. Als Nächstes werden der Prozess des Bildens einer Reihe zweiter Punktkörner 241 auf und entlang des eingebetteten Korns 257 und der Prozess des Bildens einer Reihe zweiter Punktkörner 241 auf dem trapezoidalen Teil 235 in Kontakt mit der zuvor gebildeten Reihe zweiter Punktkörner 241 wiederholt, um die erste Schicht aus Punktkörnern auf der ersten Metallschicht 230A zu bilden. Dies wird wiederholt, um die zweite Metallschicht 240 zu bilden, welche aus mehreren Schichten der zweiten Punktkörner 241 besteht. Weil diese resultierende Konfiguration die Körner 257 aufweist, die in die sich verjüngenden Nuten 234 eingreifen, sind dieselben Wirkungen wie die der ersten Ausführungsform erreichbar.In the fourth embodiment, the first metal layer 230</b>A is the element 233 of any shape that is not formed by the first point grains 231 . The grooves 234 each having the cross section of a tapered shape are formed in this first metal layer 230A, and the grains 257 formed of the second metal material are embedded in the grooves 234. FIG. In this way, the intermediate layer 250A is formed. Next, the process of forming a row of second point grains 241 on and along the embedded grain 257 and the process of forming a row of second point grains 241 on the trapezoidal portion 235 in contact with the previously formed row of second point grains 241 are repeated to form the first layer from point grains on the first metal layer 230A. This is repeated to form the second metal layer 240 composed of multiple layers of the second point grains 241 . Because this resultant configuration has the grains 257 engaged with the tapered grooves 234, the same effects as those of the first embodiment can be obtained.

Es erfordert Zeit, wenn die erste Metallschicht 230A aus den ersten Punktkörnern 231 gebildet wird, weil die ersten Punktkörner 231 dreidimensional angeordnet werden. In der vierten Ausführungsform wird jedoch das Element 233 beliebiger Form für die erste Metallschicht 230A verwendet, was bewirkt, dass für den Prozess des Vorbereitens der ersten Metallschicht 230A im Vergleich zu dem Fall, in welchem die ersten Punktkörner 231 für die Anordnung einzeln gebildet werden, eine kurze Zeitdauer benötigt wird. Die Zwischenschicht 250A wird gebildet durch Bilden der Nuten 234 in dem Element 233 durch ein Verfahren, wie beispielsweise Senkerodieren und Einbetten der Körner 257 in die Nuten 234. Auch dies ermöglicht, dass für den Prozess des Bildens der Zwischenschicht 250A im Vergleich zu dem Fall, in welchem die ersten Punktkörner 231 und die zweiten Punktkörner 241 angeordnet werden, eine kurze Zeit benötigt wird. Daher kann die Herstellung des durch additive Fertigung hergestellten Objekts 220 in kürzerer Zeit erreicht werden.It takes time when the first metal layer 230A is formed from the first point grains 231 because the first point grains 231 are arranged three-dimensionally. However, in the fourth embodiment, the member 233 of any shape is used for the first metal layer 230A, causing the process of preparing the first metal layer 230A to be more efficient compared to the case where the first point grains 231 for assembly are formed individually, a short period of time is required. The intermediate layer 250A is formed by forming the grooves 234 in the member 233 by a method such as die sinking and embedding the grains 257 in the grooves 234. This also enables the process of forming the intermediate layer 250A compared to the case in which the first dot grains 231 and the second dot grains 241 are arranged, a short time is required. Therefore, the manufacturing of the additive manufactured object 220 can be achieved in a shorter time.

Die obigen Konfigurationen, die in den Ausführungsformen gezeigt sind, sind beispielhaft, können mit anderen bekannten Techniken, die öffentlich bekannt sind, kombiniert werden und können teilweise weggelassen oder geändert werden, ohne das Konzept zu verlassen. Die Ausführungsformen können miteinander kombiniert werden.The above configurations shown in the embodiments are exemplary, can be used with other known techniques that are publicly available are known can be combined and partially omitted or changed without departing from the concept. The embodiments can be combined with one another.

BezugszeichenlisteReference List

11
Vorrichtung zur additiven Fertigung;additive manufacturing device;
1111
Objekttisch;object table;
1212
Basiselement;base element;
1313
Rotationseinrichtung;rotation device;
2121
Bearbeitungskopf;processing head;
2222
Kopfaktuator;head actuator;
2323
Strahlausgabe;jet output;
2424
Laseroszillator;laser oscillator;
2525
Faserkabel;fiber tow;
3131
Fadenausgabe;thread output;
3232
Fadenzuführungseinheit;thread feeding unit;
3333
Fadenrolle;thread spool;
3434
Rotationsmotor;rotary engine;
4141
Gasausgabe;gas output;
4242
Gaszuführungseinheit;gas supply unit;
4343
Rohr;Pipe;
5151
Steuereinheit;control unit;
100100
Werkstück;Workpiece;
110110
Zielhinzufügungsfläche;target addition area;
111111
Bearbeitungsort;place of processing;
201201
Linienkorn;line grain;
211211
Punktkorn;point grain;
220,220,
220A durch additive Fertigung hergestelltes Objekt;220A object manufactured by additive manufacturing;
230,230,
230A erste Metallschicht;230A first metal layer;
231231
erstes Punktkorn;first point grain;
233233
Element;Element;
234234
Nut;groove;
235235
trapezoidaler Teil;trapezoidal part;
240240
zweite Metallschicht;second metal layer;
241241
zweites Punktkorn;second point grain;
250, 250A250, 250A
Zwischenschicht;interlayer;
251251
erster Strukturteil;first structural part;
252252
zweiter Strukturteil;second structural part;
253253
Einheitsstruktur;unit structure;
255255
intermetallische Verbindungschicht;intermetallic compound layer;
257257
Korn;Grain;
290290
Mischkristallschicht;mixed crystal layer;
GG
Schutzgas;protective gas;
II
Verbindungsfläche;interface;
LL
Laserstrahl;Laser beam;
WW
Faden.Thread.

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

  • JP 202041201 [0004]JP 202041201 [0004]

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Durch additive Fertigung hergestelltes Objekt, welches ein Stapel ist, der eine erste Metallschicht, die aus einem ersten metallischen Material gebildet ist, und eine zweite Metallschicht, die aus einem zweiten metallischen Material gebildete zweite Punktkörner umfasst, umfasst, wobei das durch additive Fertigung hergestellte Objekt umfasst: eine Zwischenschicht zwischen der ersten Metallschicht und der zweiten Metallschicht, wobei die Zwischenschicht ein erstes Strukturteil, das eine aus dem ersten metallischen Material gebildete Struktur ist, und ein zweites Strukturteil umfasst, das eine aus dem zweiten metallischen Material gebildete Struktur ist, wobei das erste Strukturteil und das zweite Strukturteil in jeder von mehreren Einheitsstrukturen ineinandergreifen, wobei eine Anordnung der in der Zwischenschicht angeordneten Einheitsstrukturen eine Translationssymmetrie in einer Ebene aufweist, die zu einer Stapelrichtung der ersten Metallschicht und der zweiten Metallschicht senkrecht ist, wobei die Zwischenschicht an einer Verbindungsfläche zwischen dem ersten Strukturteil und dem zweiten Strukturteil eine intermetallische Verbindungsschicht umfasst, die eine intermetallische Verbindung umfasst.An additive manufactured object which is a stack comprising a first metal layer formed from a first metallic material and a second metal layer comprising second point grains formed from a second metallic material, the additive manufactured object includes: an intermediate layer between the first metal layer and the second metal layer, wherein the intermediate layer comprises a first structural part, which is a structure formed from the first metallic material, and a second structural part, which is a structure formed from the second metallic material, the first structural part and the second structural member is interdigitated in each of a plurality of unit structures, wherein an arrangement of the unit structures disposed in the intermediate layer has translational symmetry in a plane perpendicular to a stacking direction of the first metal layer and the second metal layer, wherein the intermediate layer comprises an intermetallic compound layer comprising an intermetallic compound at a junction surface between the first structural part and the second structural part. Durch additive Fertigung hergestelltes Objekt gemäß Anspruch 1, wobei die erste Metallschicht erste Punktkörner umfasst, das erste Strukturteil die ersten Punktkörner umfasst, die so angeordnet sind, dass das erste Strukturteil aus der ersten Metallschicht zu der zweiten Metallschicht vorsteht und eine hakenförmige Konfiguration hat, das zweite Strukturteil die zweiten Punktkörner umfasst, die so angeordnet sind, dass das zweite Strukturteil aus der zweiten Metallschicht zu der ersten Metallschicht vorsteht und eine hakenförmige Konfiguration hat, und die hakenförmige Konfiguration des ersten Strukturteils und die hakenförmige Konfiguration des zweiten Strukturteils in der Einheitsstruktur ineinandergreifen.Object made by additive manufacturing according to claim 1 , wherein the first metal layer comprises first point grains, the first structural part comprises the first point grains arranged such that the first structural part protrudes from the first metal layer to the second metal layer and has a hook-shaped configuration, the second structural part comprises the second point grains, the are arranged such that the second structural member protrudes from the second metal layer toward the first metal layer and has a hooked configuration, and the hooked configuration of the first structural member and the hooked configuration of the second structural member interlock in the unitary structure. Durch additive Fertigung hergestelltes Objekt gemäß Anspruch 2, wobei ein Verhältnis einer Anzahl der ersten Punktkörner je Einheitsstruktur zu einer Anzahl der zweiten Punktkörner je Einheitsstruktur variiert.Object made by additive manufacturing according to claim 2 , wherein a ratio of a number of the first point grains per unit structure to a number of the second point grains per unit structure varies. Durch additive Fertigung hergestelltes Objekt gemäß Anspruch 2 oder 3, wobei die ersten Punktkörner und die zweiten Punktkörner, die angeordnet werden, jeweils relativ zu einer Position eines ersten Punktkorns einer unteren Schicht oder einer Position eines zweiten Punktkorns einer unteren Schicht versetzt sind.Object made by additive manufacturing according to claim 2 or 3 wherein the first point grains and the second point grains that are arranged are each offset relative to a position of a first lower-layer point grain or a position of a second lower-layer point grain. Durch additive Fertigung hergestelltes Objekt gemäß Anspruch 4, wobei die ersten Punktkörner und die zweiten Punktkörner in einem kubischflächenzentrierten Gitter, einem zentrierten hexagonalen Gitter oder einem kubisch-raumzentrierten Gitter angeordnet sind.Object made by additive manufacturing according to claim 4 wherein the first point grains and the second point grains are arranged in a face-centered cubic lattice, a centered hexagonal lattice, or a body-centered cubic lattice. Durch additive Fertigung hergestelltes Objekt gemäß Anspruch 1, wobei die erste Metallschicht ein Element beliebiger Form ist, das kein erstes Punktkorn umfasst, das erste Strukturteil eine in der ersten Metallschicht bereitgestellte Nut ist, und das zweite Strukturteil ein in die Nut eingebettetes Korn ist, wobei das Korn aus dem zweiten metallischen Material gebildet ist.Object made by additive manufacturing according to claim 1 wherein the first metal layer is an element of any shape that does not include a first point grain, the first structural part is a groove provided in the first metal layer, and the second structural part is a grain embedded in the groove, the grain being formed of the second metallic material is. Verfahren des Fertigens eines durch additive Fertigung hergestellten Objekts, das ein Stapel ist, der eine erste Metallschicht, die aus einem ersten metallischen Material gebildet ist, und eine zweite Metallschicht, die aus einem zweiten metallischen Material gebildete zweite Punktkörner umfasst, wobei das Verfahren umfasst: einen Zwischenschicht-Bildungsschritt des Bildens einer Zwischenschicht auf der ersten Metallschicht, wobei die Zwischenschicht ein erstes Strukturteil, das eine aus dem ersten metallischen Material gebildete Struktur ist, und ein zweites Strukturteil umfasst, das eine aus dem zweiten metallischen Material gebildete Struktur ist, wobei das erste Strukturteil und das zweite Strukturteil in jeder von mehreren Einheitsstrukturen ineinandergreifen, wobei eine Anordnung der in der Zwischenschicht angeordneten Einheitsstrukturen eine Translationssymmetrie in einer Ebene aufweist, die zu einer Stapelrichtung der ersten Metallschicht und der zweiten Metallschicht senkrecht ist; und einen Zweite-Metallschicht-Bildungsschritt des Anordnens der zweiten Punktkörner auf der Zwischenschicht, um hierdurch die zweite Metallschicht zu bilden, wobei das erste metallische Material und das zweite metallische Material eine Materialkombination sind, welche an einer Verbindungsfläche zwischen dem ersten Strukturteil und dem zweiten Strukturteil eine intermetallische Verbindungsschicht bildet, die eine intermetallische Verbindung umfasst.A method of fabricating an additive manufactured object that is a stack comprising a first metal layer formed from a first metallic material and a second metal layer comprising second point grains formed from a second metallic material, the method comprising: an intermediate layer forming step of forming an intermediate layer on the first metal layer, the intermediate layer comprising a first structural part which is a structure formed from the first metallic material and a second structural part which is a structure formed from the second metallic material, the first structural member and second structural member are interdigitated in each of a plurality of unit structures, wherein an arrangement of the unit structures disposed in the intermediate layer has translational symmetry in a plane perpendicular to a stacking direction of the first metal layer and the second metal layer; and a second metal layer forming step of arranging the second point grains on the intermediate layer to thereby form the second metal layer, wherein the first metallic material and the second metallic material are a material combination which forms an intermetallic compound layer comprising an intermetallic compound at a connecting surface between the first structural part and the second structural part. Vorrichtung zur additiven Fertigung, umfassend: einen Laseroszillator zum Emittieren eines oszillierenden Laserstrahls; einen Objekttisch für ein zu platzierendes Werkstück; einen Bearbeitungskopf, welcher eine Strahlausgabe zum Bestrahlen des Werkstücks mit dem Laserstrahl aus dem Laseroszillator, eine erste Fadenausgabe zum Vorschieben eines erstens Fadens, der aus einem ersten metallischen Material gebildet ist, zu einem Bearbeitungsort, der eine Bestrahlungsposition für den Laserstrahl ist, und eine zweite Fadenausgabe zum Vorschieben eines zweiten Fadens, der aus einem zweiten metallischen Material gebildet ist, zu dem Bearbeitungsort, umfasst; einen Kopfaktuator zum Bewegen des Bearbeitungskopfes; und eine Steuereinheit zum Steuern des Laseroszillators, eines Vorschubwerts für den ersten Faden oder den zweiten Faden und des Kopfaktuators, wobei die Steuereinheit den Bearbeitungsort durch keine Achsenbewegung des Bearbeitungskopfes stoppt und zwischendurch eine Laserstrahlbestrahlung und einen Vorschub des ersten Fadens oder des zweiten Fadens veranlasst, um zwischen einer ersten Metallschicht, die aus dem ersten metallischen Material gebildet ist, und einer zweiten Metallschicht, die zweite Punktkörner umfasst, die mit dem zweiten Faden gebildet sind, eine Anordnung von Einheitsstrukturen bereitzustellen, welche eine Translationssymmetrie in einer Ebene aufweist, die zu einer Stapelrichtung der ersten Metallschicht und der zweiten Metallschicht senkrecht ist, und in jeder der Einheitsstrukturen ein erstes Strukturteil, das eine aus dem ersten metallischen Material gebildete Struktur ist, und ein zweites Strukturteil, das eine die zweiten Punktkörner umfassende Struktur ist, umfasst, die ineinandergreifen.An additive manufacturing apparatus comprising: a laser oscillator for emitting an oscillating laser beam; a stage for a workpiece to be placed; a machining head having a beam output for irradiating the workpiece with the laser beam from the laser oscillator, a first filament output for feeding a first filament made of a first metallic material is formed to a processing site which is an irradiation position for the laser beam, and a second filament feed-out for feeding a second filament formed of a second metallic material to the processing site; a head actuator for moving the machining head; and a control unit for controlling the laser oscillator, a feed value for the first thread or the second thread and the head actuator, wherein the control unit stops the machining site by no axis movement of the machining head and in between causes laser beam irradiation and feeding of the first thread or the second thread to between a first metal layer formed of the first metallic material and a second metal layer comprising second point grains formed with the second filament to provide an array of unit structures having translational symmetry in a plane belonging to a stacking direction of the first metal layer and the second metal layer is perpendicular, and in each of the unit structures comprises a first structure part, which is a structure formed of the first metallic material, and a second structure part, which is a structure including the second point grains, which mesh with each other.
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